【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガスからのＣＯ２回収などに代表される特定のガスを濃縮するプラント、混合溶剤からの特定物質の濃縮するプラント、アルコールからの脱水を行うプラント、水の純度を高める水処理プラントや淡水化プラント、工場排ガスや発電所から酸素や二酸化炭素等の特定ガスの分離を行う装置、食品関係又は医療関係の分離装置、水素ガスと酸素ガスを燃料として発電する燃料電池の酸素分離層や水素分離層、半導体製造装置から排出されるＰＦＣ分離装置、露光装置で使われる希ガス回収装置として好適に使用できる流体分離フィルタ及び流体分離モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、各種の流体が混合された混合流体から特定流体だけを濾過分離するフィルタを始め、触媒担持体や電解隔壁等として多孔質体が用いられているが、安全かつ簡便なことからその適用範囲が拡がり、多孔質体を用いた特定の流体の分離濃縮技術は各種燃焼機関をはじめ、濃縮プラント、水処理プラント、食品工業や医療用機器の流体分離、燃料電池、更には廃棄物処理等の様々な分野において注目されている。
【０００３】
このような多孔質体として、従来は高分子膜が使用されてきたが、近年は耐熱性、耐薬品性に優れたセラミック分離層が注目されている。特に、最近はオンサイトでガス処理を行なうことが多いため、小型のセラミック分離モジュールが求められている。
【０００４】
このような流体分離フィルタとしては、特許文献１、２に開示されている。特許文献１には、図７に示すように、分離層３２を主面及び対向主面に形成したセラミック平板３１を、スペーサ３４を挟んで積層し、セラミック平板３１間に流体を流してセラミック平板３１の側面から透過した流体が流れる構造の流体分離フィルタが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２では、多孔質セラミック膜の表面にゼオライト結晶を析出させ、その多孔質セラミック膜を一体的に蛇行して形成させた流体分離フィルタが記載されている。特許文献２の流体分離フィルタでは、多孔質セラミック膜の一方側に流体が流れ、多孔質セラミック膜を介して他方側に透過する際、他方膜を負圧にすることにより透過した流体の出口側を負圧とすることにより流体を分離している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−１９８６１１号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５６１６７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された平板状支持体構造の流体分離フィルタでは、分離層３２を透過した流体が各セラミック平板３１の内部から側面へ移動するために透過抵抗が高くなり、完全に流体を透過させるためには大きな圧力が必要となり、透過流量が少なくなるという問題があり、実用化を阻んでいた。また、他の問題点として、大きな圧力を加えて流体を透過させようとすると、流体がリークしたり、分離フィルタが破損したりするという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献２に記載された流体分離フィルタは、一体的に折り曲げて形成されたセラミック多孔質膜の両面にゼオライト結晶を析出させた構造となっており、流体は３次元的に折り曲げられた多孔質セラミックスの外側（入口）から内側（出口）へ透過する。このような３次元的な形状の多孔質セラミック膜であるために強度が弱くなるという問題があった。このため流体の入口と出口との差圧によってセラミック多孔質膜が破損しやすく実用上使用することが困難であった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、分離層を透過する透過流体の流量が大きく、機械的強度が高い流体分離フィルタ及び流体分離モジュールを提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、さらに小型の流体分離フィルタおよび流体分離モジュールを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体分離フィルタは、多孔質セラミックからなる平板状支持体の一方主面に分離層を設けた複数の流体隔壁を有し、該各流体隔壁をその分離層同士が対向するよう並設してその間に流体が流れる主流路を形成するとともに、前記平板状支持体の他方主面同士が対向するように並設してその間に前記主流路からの流体が分離層および平板状支持体を透過して流れる透過流体流路を形成したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の流体分離フィルタにおいては、主流路からの流体を各流体隔壁間域で形成した透過流体流路に分離層・平板状支持体を透過して流体を流すようにしたことによって、各流体隔壁間で仕切られた空間を透過流体が通過するので、透過流体が流れる抵抗を小さくすることができる。また、複数の平板状支持体からなる一方主面に分離層を設けた複数の流体隔壁に透過流体を流すので、流体の透過流量が大きい流体分離フィルタを実現できる。
【００１３】
また、本発明の流体分離フィルタは、各主流路同士を連結する副流路を形成していることを特徴とする。各主流路を連結するのに副流路にガラス等の機械的強度が高い材料を用いることで、流体分離フィルタ全体の機械的強度をさらに大きくすることができる。さらに、副流路を形成すると主流路を蛇行させて形成できるので、狭い領域に多くの流体分離フィルタを形成させることができ、これによって小型で、さらに透過流量が大きい流体分離フィルタを実現することができる。
【００１４】
また、本発明の流体分離フィルタにおいて透過流体流路の各流体隔壁間に複数のスペーサを設けたことを特徴とする。透過流体流路の流体隔壁間は、分離層から平板状支持体に向けて透過するので流路の中心に向かった圧力がかかる。従って、機械的強度の高いスペーサを各流体隔壁間に設けることによって、さらに機械的強度の高い流体分離フィルタを実現することができる。
【００１５】
また、前記分離層がＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌの少なくとも１種を含むことを特徴とする。Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌの少なくとも１種を含む分離層は、所望の流体を分離するための細孔径を有し、かつ高温高圧でも機械的強度が大きく化学的に安定であるため、流体の透過流量をさらに大きくでき、特に高温においても透過流量を大きく維持することができる。
【００１６】
また、本発明の流体分離モジュールは、前記流体分離フィルタと、該流体分離フィルタを保持するための容器と、該容器の内部に流体を供給するための流体導入口と、前記流体分離フィルタを通過した流体を外部に排出するための排出口と、分離流体を回収するための取出口とを具備することを特徴とする。これにより、小型で分離層を透過する透過流体の流量が大きく、械的強度が高い流体分離モジュールを提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づき本発明の流体分離フィルタおよび流体分離モジュールを詳述する。
【００１８】
図１は本発明の流体分離フィルタの概略断面図である。本発明においては、流体分離フィルタＡは、多孔質セラミックからなる平板状支持体４の一方主面５ａに分離層６を設けた複数の流体隔壁１を有し、該各流体隔壁１をその分離層６同士が対向するよう並設してその間に流体が流れる主流路３ａを形成するとともに、平板状支持体４の他方主面３ｂ同士が対向するように並設してその間に主流路３ａからの流体が分離層６および平板状支持体４を透過して流れる透過流体流路３ｃを形成してなり、主流路３ａ、透過流体流路３ｃがそれぞれ外周壁９に覆われている。この外周壁９は主流路３ａから流体が入る流体導入口２３’、透過流体流路３ｃからの流体を排出する排出口２４’、主流路３ａの流体を取り出す取出口２５’を有している。
【００１９】
流体は、平板状支持体４の表面に設けられた分離層６と接していれば良く、その流れる方向、流量、或いは流速には特に制限がない。しかし、特定の成分を効率良く透過させるため、流路のあらゆる部位において流体が流動し、常に新鮮な流体が供給されることが好ましい。
【００２０】
平板状支持体４の材料としては、α−アルミナや安定化ジルコニアを主成分とするセラミックスやシリカ系ガラス（分相ガラス）、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等を用いることができるものの、耐熱性が高いこと、容易に作製できること、及び低コストの点でα−アルミナを主成分とする多孔質セラミックスが良い。
【００２１】
また、平板状支持体４の内部の気孔率は、流体隔壁１の強度を確保し、ハウジングなどへ組み立てる際の破損、操作中に平板状支持体４を構成する粒子が脱粒すること等、支持体として機械強度を大きくしかつ大きな透過係数を実現するため、下限は１０％、特に２５％であることが好ましく、上限は６０％、特に５５％、更には５０％であることが好ましい。この気孔率は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察、あるいはアルキメデス法により測定される。
【００２２】
また、平板状支持体４表面には１ｎｍ程度の細孔径を有する分離層６を形成するため、これらの分離層６にピンホールや欠陥が発生しないように、平板状支持体４の表面部の気孔率及び平均気孔径を制御するのが良い。具体的には、平板状支持体４の表面の気孔率が８〜３０％、特に１０〜２５％、更には１２〜２０％、平均気孔径が０．０５μｍ〜１μｍ、特に０．１μｍ〜０．８μｍ、更には０．１〜０．５μｍを例示できる。この平板状支持体４の表面の気孔率は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、平均細孔径はＳＥＭ、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて測定される。
【００２３】
主流路３ａは、特に制限はないものの、流体と分離層６とが広範な範囲で接触し、且つよどみがなく新鮮な流体が分離層６に供給されることが好ましい。
【００２４】
また、平板状支持体４の機械的強度を大きくするためには、平板状支持体４の厚みの上限は１ｍｍ、特に０．５ｍｍ、更には０．１ｍｍであることが好ましい。
【００２５】
分離層６は、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌの少なくとも１種を含むことが、流体の透過流量を大きくしかつ流体の分離を促進するため好ましい。これらは、酸化物として分離層６を形成する。これらのうち、アルコキシド状態では反応性が低く局所的な反応を進むことが抑制でき、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉのネットワークを組むことで１ｎｍ以下の細孔径の作製が容易である観点からＳｉが更に良い。
【００２６】
また、図４に示すように分離層６と平板状支持体４の間に中間層６ｂを設けることが好ましい。中間層６ｂは細孔径が小さく揃った膜状の多孔質体からなる。中間層６ｂを設けることにより、平板状支持体４にピンホールや凹凸が存在する場合に起こりやすい分離膜６ａのピンホールや亀裂の発生をなくすことができる。中間層６ｂの材質としてはチタニア、ジルコニア、アルミナ、特にγアルミナが好ましい。
【００２７】
流体分離フィルタＡを用いて気体を分離する場合は、平板状支持体４が多孔質アルミナ、中間層６ｂがγアルミナ、分離膜６ａがＳｉを含む酸化物からなる組合せが好ましい。この理由は、γアルミナは表面の細孔径の大きさがほぼ揃っており、細孔径の平均値が０．５〜１０ｎｍであり、また多孔質体のアルミナとγアルミナの接合強度が高いために、流体分離フィルタＡの機械的強度を大きくでき、かつ気体の透過流量を大きくできるからである。
【００２８】
主流路３ａの間隔は、流路を流れる流体の流量を大きくするためには下限が０．１ｍｍ、特に１ｍｍが好ましく、機械的強度を大きくするためには上限が２００ｍｍ、特に１００ｍｍであることが好ましい。
【００２９】
透過流体流路３ｃの間隔は、透過ガスが透過流体流路中を透過しやすくするため、０．０１ｍｍ以上、特に０．１ｍｍ、以上、更には０．２ｍｍ以上であることが望ましい。
【００３０】
また、流体によって平板状支持体４が加圧されていることが好ましい。このように平板状支持体４に圧力が加わると透過速度が高まり、更に透過効率を高めることが可能となる。具体的には、気体の場合、０．５ａｔｍ以上、特に１ａｔｍ以上、更には２ａｔｍ以上であることが好ましい。
【００３１】
また、流体分離フィルタＡは、さらに透過流体流路３ｃの各流体隔壁間にスペーサ２を形成させることが好ましい。
【００３２】
スペーサ２は流体を実質的に透過させない緻密体、または流路の内面に分離層６を設けた平板状支持体４を用いることが、機械的強度の大きな流体分離フィルタＡを得るために好ましい。緻密体を用いる場合には、密封性を高めるため９８％以上、特に９９％以上であることが好ましい。これにより、流体が主流路３ａから流体透過流体流路３ｃへ漏れ出すことを防ぐことが出来る。
【００３３】
また、スペーサ２の厚みは０．２〜３ｍｍ、特に１〜３ｍｍ、更には２〜３ｍｍが好ましい。スペーサ２は流路を形成するとともに、その厚みをこのような範囲に設定することで、流体と分離層６との接触面積を大きくし、透過流体の回収効率を高め、且つ流体分離フィルタとしてクラックの発生防止に寄与することができる。
【００３４】
スペーサ２は、耐食性を高めるため、所望のセラミックスを用いるのが良い。例えば、アルミナや安定化ジルコニアを主成分とするセラミックス、シリカ系ガラス（分相ガラス）、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等を好適に用いることができる。これらのうち、耐熱性、製造の容易性、低コストの点でα−アルミナを主成分とするセラミックスが良い。
【００３５】
また、スペーサ２を平板状支持体４と略同一の材料で構成することが好ましい。この理由は、流体分離フィルタは積層体を形成しているので、平板状支持体４との密着性を高め、クラックや剥離の発生を効果的に防止できるからである。
【００３６】
本発明によれば、流体分離フィルタの使用環境や要求特性によって、スペーサ２に関して２通りの材料設計を行うことができる。即ち、第一にさらに大きな機械的強度および流体分離の高信頼性が要求される場合であり、第二に透過流量をさらに大きくすることが要求される場合である。
【００３７】
大きな機械的強度および流体分離の高信頼性が要求される第一の場合、スペーサ２の相対密度を９８％以上、特に９９％以上にすることが好ましい。このようにスペーサ２に緻密なセラミックスを用いると、流体分離フィルタの骨格が高強度、高靭性、高耐衝撃性等のような機械的信頼性の高い緻密セラミックスで構成されるため、壁面及び内部４ａに比較的多孔質のセラミックスを用いても流体分離フィルタの機械的信頼性を高めることができ、また、流体がスペーサ２を透過してスペーサ２の側面から吐出するのを防止でき、流体分離の信頼性を高めることができる。
【００３８】
フィルタとしての高特性が要求される第二の場合、スペーサ２の少なくとも流体と接する部位に分離層６を設けることが好ましい。平板状支持体４に加えてスペーサ２を通して流体分離を行うことができる。平板状支持体４で分離された透過流体は平板状支持体４の内部の比較的長い距離を移動するが、スペーサ２で分離された透過流体は、スペーサ２の厚み分の短距離を移動するだけなので分離効率が高く、その結果、スペーサ２に設けられた分離層６の面積にもよるが、さらに１０〜２００％もの分離効率を高めることができる。
【００３９】
スペーサ２を形成させることにより、流体分離フィルタの機械的強度を特に向上させることができる。これにより、平板状支持体の積層数を増やしても機械的強度を大きく保持できるため、積層数の多いより小型の流体分離フィルタを実現することができる。
【００４０】
また、スペーサ２を透過流体流路に設けることが、流体分離フィルタＢの機械的強度をさらに向上させるために好ましい。この理由は、主流路３ａと透過流体流路３ｂとの圧力差によって生じる平板状支持体４への機械的応力をスペーサ２によって緩和できるからである。
【００４１】
また、本発明の流体分離フィルタＡは流体隔壁の大部分が平板状になっているため、中空糸構造の隔壁を有する流体分離フィルタよりも、単位体積当たりに存在する分離層６の膜面積を大きく、かつ流体の透過流量を大きくすることができる。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、平板状支持体４の他方主面同士が対向するように併設したものを透過流体流路３ｃとしているが、図１にしめすように、外周壁９と平板状支持体４とで形成する流路によって流体を分離して透過流体をつうかさせるように構成することによっても透過流量を大きくすることができる。また、外周壁９と平板状支持体４との間にスペーサ２を配置させても強度を向上させることができる。
【００４３】
図１における流体の流れは次の通りである。すなわち、流体導入口２３’から導入された流体は主流路３ａに入り、さらに分離層６によって分離されて透過した後さらに平板状支持体４を透過して透過流体流路３ｃへ流れる。透過流体流路３ｃを通過した流体は排出口２４’より排出される。一方、分離層６によって分離されなかった流体は主流路３ａを流れて取出口２５’から取り出される。なお、排出口２４’より排出された流体は回収することもできる。
【００４４】
かくして、本発明の流体分離フィルタＡは、主流路３ａからの流体を各流体隔壁１、１間の領域で形成した透過流体流路３ｃに分離層６・平板状支持体４を透過して流体を流すようにしたことによって、各流体隔壁１、１間で仕切られた空間を透過流体が通過するので、透過流体が流れる抵抗を小さくすることができる。また、複数の平板状支持体４からなる一方主面に分離層６を設けた複数の流体隔壁１に透過流体を流すので、流体の透過流量が大きくすることができる。
【００４５】
また、本発明の流体分離フィルタＡは、各主流路３ａを連結する副流路３ｂにガラス等の機械的強度が高い材料を用いることで、流体分離フィルタＡ全体の機械的強度をさらに大きくすることができる。さらに、副流路３ｂを形成すると主流路３ａを蛇行させて形成できるので、狭い領域に多くの流体分離フィルタＡを形成させることができ、これによって小型で、さらに透過流量を多くすることができる。
【００４６】
また、本発明の流体分離フィルタＡにおいて透過流体流路３ｃの各流体隔壁１、１間に複数のスペーサ２を設けたことにより、透過流体流路３ｃの流体隔壁１、１間は、分離層６から平板状支持体４に向けて透過するので流路の中心に向かった圧力がかかるが、機械的強度の高い複数のスペーサ２を各流体隔壁１、１間に設けることによって、さらに機械的強度の高い流体分離フィルタＡを実現することができる。
【００４７】
また、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌの少なくとも１種を含む分離層６は、所望の流体を分離するための細孔径を有し、かつ高温高圧でも機械的強度が大きく化学的に安定であるため、流体の透過流量をさらに大きくでき、特に高温においても透過流量が大きな流体分離フィルタを実現できる。
【００４８】
次に、本発明の他の実施の形態について図２〜５を用いて説明する。図２は本発明の本発明の流体分離フィルタの概略斜視図、図３は図２の流体分離フィルタのａ−ａ′部の概略断面図、図４は本発明の流体分離フィルタの一部を構成する流体分離ユニットの概略断面図、図５は本発明の流路の一例を示す概略断面図で、（ａ）は平板形状の場合、（ｂ）は櫛型形状の場合である。
【００４９】
図２に示す流体分離フィルタＢは、透過流体流路３ｃの互いに対向する一対の流体隔壁１からなる流体分離ユニット８とスペーサ２が交互に積層し、一体的にブロック状に形成されている。
【００５０】
本実施の形態で、図１と異なることは、図３に示すように、本発明の流体主流路３ａの一端側であって、一方の流体隔壁１に開口部Ｄを形成し、主流路３ａ間に形成した透過流体流路３ｃを閉鎖するよう連結した副流路３ｂの複数を、互いに異なる側に形成する点にある。
【００５１】
具体的には、図３の流体分離フィルタＢは、平板状支持体４の一方主面５ａに分離層６を設けた複数の流体隔壁１をその分離層６同士と対向するよう並設した主流路３ａと、主流路３ａの隣に平板状支持体４の他方主面３ｂ同士と対向するように並設して透過流体流路３ｃとを、各主流路３ａ同士を連結する副流路３ｂと主流路に設けたスペーサ２で積層体を構成している。
なお、このスペーサは図１と同じものが用いられる。
【００５２】
副流路３ｂを形成させるための導管７は、緻密体、または導管７の内面に分離層６を設けた平板状支持体４を用いることが、機械的強度の大きな流体分離フィルタを得るために好ましい。副流路３ｂを緻密体からなる導管７により形成させる場合は、導管７は平板状支持体４と同材質の緻密体、ガラスのうち少なくとも１種からなることが好ましい。また、高温で流体分離が可能なようにするために融点が２００℃以上である材料を用いることが好ましい。副流路７を形成させることにより、流体分離フィルタの機械的強度をさらに大きくし、かつ小型の流体分離フィルタを実現することができる。
【００５３】
副流路３ｂは積層体の厚み方向で主流路３ａ、透過流体流路３ｃに対して垂直になるよう設けることが好ましい。即ち、本実施の形態の透過流体流路３ｃは、その経路の中心側（主流路３ａや透過流体流路３ｃに垂直となる側）に透過する流体の圧力がかかるが、隣り合う主流路３ａ同士を主流路３ａ、透過流体流路３ｃに垂直に連結するために流体分離フィルタＢの機械的強度をさらに大きくすることができる。また、主流路３ａが主流路３ａと副流路３ｂとで蛇行させた形状とするので、狭い体積に多くの流体分離フィルタＢを形成させることができ、これによって小型で、さらに透過流量が大きい流体分離フィルタを実現することができる。
【００５４】
また、図３の流体分離フィルタＢを流れる流体の流れは次の通りである。図の上方向から流れてきた流体は主流路３ａから分離層６を通過することにより分離され、透過した流体は平板状支持体４と通過して透過流体流路３ｃへ流れ、排出される。分離層６を透過しなかった流体は主流路３ａおよび副流路３ｂを流れて図３の下方から取り出される。
【００５５】
また、上述したように主流路３ａは、流体と分離層６とが広範な範囲で接触し、且つよどみがなく新鮮な流体が分離層６に供給されることが好ましい。そのため、主流路３ａを図５（ａ）のように単純構造にしても良いが、（ｂ）に示すような櫛型形状にすることが望ましい。このように、流路の距離を伸ばし、全ての流体を強制的に流すことにより、流路に大きなよどみが発生するのを防止し、分離層６に新鮮な流体を常時供給でき、その結果、分離効率をさらに高めるのに効果がある。
【００５６】
また、主流路３ａを蛇行して形成するので、流体分離フィルタＢを小型化にしつつも、流体が分離層６に接触する面積が増加するので分離される流体の量が格段に増え、透過流体流路３ｃも流れやすい構造となっているから大量の流体の分離が可能となる。
【００５７】
以上のような構成を有する流体分離フィルタは、高い耐圧性を有する特徴があり、高圧で用いられる天然ガスからのＣＯ２分離や石油コンビナート等の石油化学プロセスに、また単位体積当たりに占める膜面積が高いという特徴を有しているため、流体分離フィルタを設置する面積を大きく取れない用途、具体的には半導体製造ラインに使われるＰＦＣ分離装置、露光装置に使われる希ガス分離装置に使われる分離装置として好適に使用することができる。
【００５８】
次に、流体分離フィルタの製造方法の例を説明する。
まず、平板状支持体４を作製するため、所望の原料粉末を混合し、成形する。成形方法としては、プレス成形、押し出し成形、射出成形、冷間静水圧成形等の公知の成形手段を使用でき、コストと基板の反りを考慮すると粉末圧延法で作製することが望ましい。得られた成形体を焼成し、焼結体を得た。
【００５９】
本発明によれば、気孔率及び平均細孔径が、表面部４ｂよりも内部４ａで大きくなるように、平板状支持体４の厚みを好適に調整し、かつ成型温度、湿度の調整を行うと良い。
【００６０】
次に、分離層６を作製する。分離層６は、ゾルゲル法、ＣＶＤ法、スパッタ法などによって作製できるが、製造の容易さでゾルゲル法が好ましい。以下に、ゾルゲル法を用いた場合、特にＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ａｌの元素のうちＳｉを含む分離層６の製造方法を取り上げて説明する。
【００６１】
分離層６の原料としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン及びテトラプロポキシシラン等のシリコンアルコキシドを用意する。
【００６２】
この原料を用いて、まず、前駆体ゾルを作製する。即ち、シリコンアルコキシドをアルコール等の溶媒に溶解させ、水を加えて加水分解する。
【００６３】
得られた前駆体ゾルを平板状支持体４の表面に塗布し、その後、焼成して分離層６を形成することができる。焼成は、大気中、３５０〜７００℃、特に４００〜６００℃で熱処理することによりゲル内でＳｉ−Ｏのシロキサン結合が進行し、強固な膜となるとともに、前記有機官能基が熱処理により分解、除去され細孔を生成する。
【００６４】
焼成温度及び焼成時間に関しては、分離層６の平均細孔径の大きさによって異なるが、ガス分離の場合には、平均細孔径が０．２〜１．３ｎｍ、特に０．３〜１．０ｎｍ、さらには０．４〜０．８ｎｍとなるように上記の焼成条件を調整することが好ましく、これによって分離特性の高い膜の作製ができる。
【００６５】
また、焼成においては、分離層６が、平板状支持体４との界面に反応生成物を生じることがないように焼成条件を制御することが好ましい。具体的には４００〜８００℃の温度、好ましくは４５０〜６００℃の焼成温度で行なう。平板状支持体４の表面に層状に被覆され、平滑な表面を形成することが望ましい。
【００６６】
焼成温度及び焼成時間に関しては、分離層６の平均細孔径の大きさによって異なるが、ガス分離フィルタの場合、平均細孔径が０．２〜１．３ｎｍ、特に０．３〜１．０ｎｍ、更には０．４〜０．８ｎｍとなるように上記の焼成条件を調整することが好ましい。例えば、水素ガスを他のガスから分離するためには０．２５〜０．６ｎｍ、ＣＯ２とＣＨ４とを分離するためには０．３〜０．８ｎｍ、Ｎ２ガスとＣＦ４ガスとを分離するためには０．３５〜１．０ｎｍの平均細孔径に設定するのがよく、これによって分離特性を高めることができる。
【００６７】
特に内部の気孔率及び平均細孔径を表面部よりも大きくするため、焼成温度での保持時間を短くする。
【００６８】
なお、分離層６は、平板状支持体４の主面に被着形成するが、分離層６の厚みが０．０１〜５μｍ、特に０．１〜４μｍ、さらには０．５〜３μｍとなるようにゾルの粒径を調整する。
【００６９】
なお、平板状支持体４と分離層６ａとの間に中間層６ｂを設け、分離層６ａの密着性を高めることができる。中間層にはチタニア、ジルコニア、アルミナ等を用いることができ、そのため、原料としてはこれらのアルコキシドを準備すれば良い。
【００７０】
次に、以上のように作成された分離層６を設けた平板状支持体４を用いて図１に示す流体分離フィルタを作製する。例えば、図１の太線をガラス管にて作成し、平板状支持体と接触する部分はガラスペースト（山村硝子社製ＹＢ５１９）を用いて接着封止する。
【００７１】
また、図２、３に示す流体分離フィルタＢは例えば次のように作製さる。
【００７２】
貫通孔を１箇所設けたアルミナ多孔質焼結体からなる２つの平板状支持体の片面（一方主面５ａ）にＳｉ−Ｚｒ膜からなる分離層６を設け、次いで分離層６を設けていない面（他方主面５ｂ）間に粒径０．３ｍｍの球状アルミナ粒子を数十個ランダムに配置した後、２つの貫通孔の内面をガラスペーストを用いて接着封止して接続して導管７（副流路３ｂ）を設け、流体分離ユニット８を作成する。得られた流体分離ユニット８の片面上の外辺側全てにスペーサ前駆体として幅３ｍｍ、厚さ２ｍｍのガラスペーストを塗布した。スペーサ前駆体を塗布した流体分離ユニット８を１８個積層し、加熱してガラス封止した。なお、貫通孔の位置は例えば図３のように蛇行するよう配置とする。
【００７３】
次いで、得られた積層体をガラス容器の内部に配置し、流体導入口２３、排出口２４、取出口２５を取り付けることにより、図６に示したような流体分離モジュールを作製することができる。
【００７４】
本発明の流体分離モジュールは、図６に示したように、上記の流体分離フィルタ２１が容器２２の内部に複数配置され、容器２２の内部に流体を供給するための流体導入口２３と、流体分離フィルタ２１を通過した流体を外部に排出するための排出口２４と、透過流体を回収するための取出口２５とを備えている。
【００７５】
複数の成分を有する流体、例えばＨ２とＣＯ２の混合ガスが、流体導入口２３から容器２２へ導入され、流体が流体分離フィルタ２１と接し、流体の一部が流体分離フィルタ２１の表面に設けられた分離層を透過し、流体分離フィルタ２１内の分離層を透過した透過流体は側面２７に移動し、取出口２５から取り出される。
【００７６】
上記の構成を有する本発明の流体分離モジュールは、高い耐圧性を有する特徴があり、高圧で用いられる天然ガスからのＣＯ２分離や石油コンビナート等の石油化学プロセス等にも好適に用いることができる。また、透過、非透過のどちらのガスも回収が可能となる。
【００７７】
【実施例】
実施例１
まず、平板状支持体を作製した。即ち、純度９９．９％、平均粒径０．１μｍのアルミナ粉末、ジルコニア粉末、ガラス粉末、窒化珪素粉末及び炭化珪素粉末に対し、それぞれ所望の有機バインダ、潤滑剤、可塑剤及び水を添加、混合し、粉末圧延法にてテープを成形した後、焼成して肉厚０．８ｍｍ、縦１０００ｍｍ、横５０ｍｍの焼結体からなる平板状支持体を作製した。
【００７８】
得られた焼結体の気孔率及び平均細孔径を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察から測定した。
【００７９】
次に、分離層を作製した。原料として、チタニウムテトライソプロポキシド（ＴＴＰ）、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）、テトラプロポキシジルコニウム（ＴＰＺ）、アルミニウムセカンダリーブトキシド（ＡＳＢＤ）を準備した。
【００８０】
上記の原料を用いて、ゾルゲル法により平板状支持体上に分離層を作製した。即ち、ＴＴＰ、ＴＥＯＳ、ＴＰＺ及びＡＳＢＤの原料を単独で用いる場合、これら金属アルコキシド１モルに対して、水１モル及びＨＣｌを含むエタノール溶液を添加、混合した。また、複数の原料を用いる場合、ＴＥＯＳ１モルに対して、水１モルおよびＨＣｌを含むエタノール溶液を添加、混合して部分加水分解ゾルを作製し、これに他の金属アルコキシドのエタノール溶液を金属アルコキシドが１モルとなるように添加し、窒素気流下で攪拌し、複合アルコキシドを作製した。
【００８１】
次に、得られた溶液に対し、水９．３モルとエタノールの混合溶液を添加し加水分解して、攪拌し、前駆体ゾルを作製した。次いで、平板状支持体にスピンコート法にて、上記のゾルを塗布し、室温で２時間乾燥してゾルをゲル化した後、大気中、５５０℃で焼成する工程を４回繰り返して支持体の外表面に分離層を被着形成した。
【００８２】
なお、分離層の作製に先立ち、所望により中間層を作製した。即ち、水１１０モルに対して、上記原料を添加して加水分解し、さらに硝酸を添加した後、１６時間煮沸攪拌して前駆体ゾルを作製した。次いで、分離層と同様の方法で中間層を被着形成した。
【００８３】
得られた試料に対して、ケルビンの毛管凝縮式を用いて細孔内に毛管凝縮する水の湿度と温度から分離層の平均細孔径を求めた。
【００８４】
また、分離層の膜厚を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した。
【００８５】
次に得られた分離層の付いた平板状支持体を４枚用いて、流体分離フィルタを作成し、図１に示す流体分離モジュールを作成した。図１の太線はガラス管にて作成し、平板状支持体と接触する部分はガラスペースト（山村硝子社製ＹＢ５１９）を用いて接着封止した。
【００８６】
得られた流体分離モジュールを２５０℃の温度に加熱すると共に、流体分離ユニットの透過流体流路側を大気開放として１００ｋＰａ（大気圧）にした状態で、平板状支持体外側に二酸化炭素２００ｋＰａ（２気圧）を５ｌ／分の割合で流し、透過流体排出口で回収されるガスについて、透過流量を測定し、さらに、二酸化炭素ガスの透過量／（膜面積×差圧×時間）で表される透過率を算出した。また、上記と同様にしてメタンガスの透過率を求め、透過係数比α（二酸化炭素の透過率／メタンの透過率）を求めた。二酸化炭素の回収率は供給二酸化炭素流量に対しての透過分離された二酸化炭素流量の比で求めた。
【００８７】
一方、比較例として、実施例１と同じ平板状支持体の両面に同様に分離層を設けたものを４枚作成した。次いで、透過流体が平板状支持体の内部を通過した後に平板状支持体の側面から排出される流体分離モジュールを特許文献１のように作成した。得られた流体分離モジュールを２５０℃の温度に加熱すると共に、流体分離ユニットの透過流体流路側を大気開放として１００ｋＰａ（大気圧）にした状態で、平板状支持体外側に二酸化炭素２００ｋＰａ（２気圧）を流す実験を行った。その結果、流量が０．１ｌ／分以下と小さくなった。流量が小さくなった原因は、平板状支持体の内部を流れる透過流体の抵抗が大きかったためと考えられた。このため、流体分離フィルタとして使用することは実質的に不可能であった。
【００８８】
これに対し本発明の実施例１では、ＣＯ２透過率が５．０×１０−８〜１．０×１０−７ｍｏｌ／（ｍ２・ｓｅｃ・Ｐａ）、ＣＯ２回収率が４９〜８０％、αが７０〜１３０と優れた特性が得られた。なお、平板状支持体の気孔率は３０〜４０％、平均細孔径は０．３〜０．４ｎｍ、膜厚は０．２〜０．８μｍであった。
実施例２
実施例１と同様に肉厚０．８ｍｍ、縦１５０ｍｍ、横５０ｍｍの焼結体からなる平板状支持体を作製し、この平板状支持体の１箇所に５×３ｍｍの貫通孔を付けた。なお、貫通孔は横方向の中心かつ縦方向の１／４の位置に設けた。
【００８９】
次に、実施例１と同様に平板状支持体に分離層を付けた。
【００９０】
得られた平板状支持体２枚の貫通孔を縦横同じ位置に揃え、さらに２つの平板状支持体の間に粒径０．３ｍｍの球状アルミナ粒子を数十個ランダムに配置した後、２つの貫通孔の内面をガラスペースト（山村硝子社製ＹＢ５１９）を用いて接着封止して接続し、流体分離ユニットを作成した。得られた流体分離ユニットの片面上の外辺側全てにスペーサ前駆体として幅３ｍｍ、厚さ２ｍｍのガラスペースト（山村硝子社製ＹＢ５１９）塗布した。スペーサ前駆体を塗布した流体分離ユニットを１８個積層し、加熱してガラス封止した。なお、貫通孔の位置は図３のように蛇行するよう配置とした。次いで、得られた積層体をガラス容器の内部に配置し、流体導入口、排出口、取出口を取り付け、図６に示したような流体分離モジュールを作製した。
【００９１】
次に、流体分離ユニット外側に二酸化炭素２００ｋＰａ（２気圧）を１００ｌ／分の割合で流し、その他は実施例１と同様にして透過流体排出口で回収されるガスの透過流量、二酸化炭素ガスの透過率、メタンガスの透過率、透過係数比α（二酸化炭素の透過率／メタンの透過率）を求めた。
【００９２】
その結果、ガス流量が１００ｌ／分と大きいにも係わらず、ＣＯ２透過率が２．０×１０−７〜２．０×１０−６ｍｏｌ／（ｍ２・ｓｅｃ・Ｐａ）、ＣＯ２回収率が４６〜９９％、αが７０〜１３０とさらに優れた特性が得られた。本発明の試料Ｎｏ．１〜４及び６〜２５は、ＣＯ２とＣＨ４との混合ガスのうち４６％以上のＣＯ２を回収することができた。また、流体分離モジュールを構成する全ての部材に亀裂、クラック、変形、破損は発生しなかった。
【００９３】
【発明の効果】
本発明は、多孔質セラミックからなる平板状支持体の一方主面に分離層を設けた複数の流体隔壁を有し、該各流体隔壁をその分離層同士が対向するよう並設してその間に流体が流れる主流路を形成するとともに、前記平板状支持体の他方主面同士が対向するように並設してその間に前記主流路からの流体が分離層および平板状支持体を透過して流れる透過流体流路を形成した構造とすることにより、機械的強度が大きな流体分離フィルタ及び流体分離モジュールを構成することができる。
【００９４】
また、さらに副流路を形成することによって、流体分離処理量が大きく、機械的強度がさらに大きい小型の流体分離フィルタ及び流体分離モジュールを構成することができる。
【００９５】
また、さらにスペーサを透過流体流路に設けることによって、機械的信頼性が特に高い流体分離フィルタ及び流体分離モジュールを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体分離フィルタの概略断面図である。
【図２】本発明の流体分離フィルタの概略斜視図である。
【図３】本発明の図２の流体分離フィルタのａ−ａ′部の概略断面図である。
【図４】本発明の流体分離フィルタの一部を構成する流体分離ユニットの概略断面図である。
【図５】本発明の流路の一例を示す概略断面図で、（ａ）は平板形状の場合、（ｂ）は櫛型形状の場合である。
【図６】本発明の流体分離モジュールを示す概略断面図である。
【図７】従来の流体分離フィルタを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１・・・流体隔壁
２・・・枠体
３・・・流路
３ａ・・・主流路
３ｂ・・・副流路
３ｃ・・・透過流体流路
４・・・平板状支持体
５ａ・・・一方主面
５ｂ・・・他方主面
６、６ａ・・・分離層
６ｂ・・・中間層
７・・・導管
８・・・流体分離ユニット
２１・・・流体分離フィルタ
２２・・・容器
２３・・・流体導入口
２４・・・排出口
２５・・・取出口
２７・・・側面
３１・・・セラミック平板
３２・・・分離層
３４・・・スペーサ
Ａ、Ｂ・・・流体分離フィルタ
Ｃ・・・流体分離モジュール
Ｄ・・・開口部[0001]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing CO2 from natural gas. 2 Plants for concentrating specific gases such as recovery, plants for concentrating specific substances from mixed solvents, plants for dehydration from alcohol, water treatment plants and desalination plants for increasing water purity, plant exhaust gas and power generation Equipment that separates specific gases such as oxygen and carbon dioxide from power plants, food-related or medical-related separation equipment, oxygen separation layers and hydrogen separation layers of fuel cells that generate electricity using hydrogen gas and oxygen gas as fuel, and semiconductor manufacturing equipment. The present invention relates to a fluid separation filter and a fluid separation module which can be suitably used as a discharged PFC separation device, a rare gas recovery device used in an exposure device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, porous materials have been used as filters for filtering and separating only specific fluids from mixed fluids in which various fluids are mixed, and porous materials are used as catalyst carriers and electrolytic partition walls. The range is expanded, and the separation and concentration technology of specific fluids using porous materials is used for various combustion engines, concentration plants, water treatment plants, fluid separation for the food industry and medical equipment, fuel cells, and waste treatment. Is attracting attention in various fields.
[0003]
Conventionally, a polymer membrane has been used as such a porous body, but in recent years, a ceramic separation layer having excellent heat resistance and chemical resistance has attracted attention. In particular, recently, gas treatment is often performed on-site, and thus a small ceramic separation module is required.
[0004]
Patent Documents 1 and 2 disclose such a fluid separation filter. In Patent Document 1, as shown in FIG. 7, a ceramic flat plate 31 having a separation layer 32 formed on a main surface and an opposing main surface is laminated with a spacer 34 interposed therebetween. A fluid separation filter having a structure in which a permeated fluid flows from a side surface of the fluid separation filter 31 is described.
[0005]
Patent Document 2 describes a fluid separation filter in which zeolite crystals are precipitated on the surface of a porous ceramic membrane, and the porous ceramic membrane is formed to meander integrally. In the fluid separation filter disclosed in Patent Document 2, when a fluid flows on one side of a porous ceramic membrane and passes through the porous ceramic membrane to the other side, the outlet side of the permeated fluid is made by setting the other membrane to a negative pressure. Is set to a negative pressure to separate the fluid.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2-198611
[Patent Document 2]
JP-A-11-156167
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the fluid separation filter having a plate-shaped support structure described in Patent Document 1, the fluid permeating the separation layer 32 moves from the inside of each ceramic plate 31 to the side surface, so that the permeation resistance is increased, and the fluid is completely removed. However, there is a problem that a large pressure is required to allow the permeation of the permeate, and the permeation flow rate is reduced, which hinders practical use. Further, as another problem, there is also a problem that when a large pressure is applied to permeate the fluid, the fluid leaks or the separation filter is damaged.
[0008]
Further, the fluid separation filter described in Patent Document 2 has a structure in which zeolite crystals are deposited on both surfaces of a ceramic porous membrane formed by integrally bending, and the fluid is three-dimensionally bent. It permeates from the outside (inlet) to the inside (outlet) of the porous ceramic. There is a problem that the strength is weakened due to the porous ceramic film having such a three-dimensional shape. For this reason, the ceramic porous membrane was easily damaged by the pressure difference between the inlet and the outlet of the fluid, and it was difficult to use it practically.
[0009]
Then, an object of the present invention is to provide a fluid separation filter and a fluid separation module in which the flow rate of the permeated fluid permeating the separation layer is large and the mechanical strength is high.
[0010]
It is another object of the present invention to provide a more compact fluid separation filter and fluid separation module.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The fluid separation filter of the present invention has a plurality of fluid partitions provided with a separation layer on one main surface of a plate-shaped support made of porous ceramic, and the fluid partitions are arranged in parallel so that the separation layers face each other. A main flow path through which a fluid flows is formed therebetween, and the other main surfaces of the flat support are arranged side by side so that the fluid from the main flow passage separates the separation layer and the flat support. It is characterized in that a permeated fluid flow path that permeates and flows is formed.
[0012]
In the fluid separation filter of the present invention, the fluid from the main flow path is made to flow through the separation layer / plate-shaped support through the permeated fluid flow path formed in the region between the fluid partition walls, so that each fluid is Since the permeated fluid passes through the space partitioned between the partition walls, the resistance of the permeated fluid flowing can be reduced. In addition, since the permeated fluid flows through a plurality of fluid partitions having a separation layer provided on one main surface made of a plurality of plate-shaped supports, a fluid separation filter having a large fluid permeation flow rate can be realized.
[0013]
Further, the fluid separation filter of the present invention is characterized in that a sub flow path connecting the main flow paths is formed. By using a material having high mechanical strength, such as glass, for the sub flow path to connect the main flow paths, the mechanical strength of the entire fluid separation filter can be further increased. Furthermore, since the main flow path can be formed by meandering when the sub flow path is formed, a large number of fluid separation filters can be formed in a narrow area, thereby realizing a small-sized fluid separation filter having a large permeation flow rate. Can be.
[0014]
Further, in the fluid separation filter of the present invention, a plurality of spacers are provided between each fluid partition of the permeated fluid flow path. Between the fluid partition walls of the permeated fluid flow path, the permeation from the separation layer toward the plate-shaped support member causes a pressure directed toward the center of the flow path. Therefore, by providing a spacer having high mechanical strength between the fluid partition walls, a fluid separation filter having higher mechanical strength can be realized.
[0015]
Further, the separation layer includes at least one of Si, Ti, Zr, and Al. The separation layer containing at least one of Si, Ti, Zr, and Al has a pore diameter for separating a desired fluid and has high mechanical strength even at high temperature and high pressure and is chemically stable. The permeation flow rate can be further increased, and especially at a high temperature, the permeation flow rate can be maintained large.
[0016]
In addition, the fluid separation module of the present invention includes the fluid separation filter, a container for holding the fluid separation filter, a fluid inlet for supplying a fluid to the inside of the container, and a fluid passing through the fluid separation filter. A discharge port for discharging the separated fluid to the outside, and an outlet for collecting the separated fluid. This makes it possible to provide a fluid separation module that is small in size, has a large flow rate of the permeating fluid permeating the separation layer, and has high mechanical strength.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the fluid separation filter and the fluid separation module of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 is a schematic sectional view of the fluid separation filter of the present invention. In the present invention, the fluid separation filter A has a plurality of fluid partitions 1 provided with a separation layer 6 on one main surface 5a of a flat support 4 made of porous ceramic. Layers 6 are arranged side by side so as to face each other to form a main channel 3a through which fluid flows, and the other main surfaces 3b of the plate-shaped support 4 are arranged side by side so as to face each other, and the main channel 3a extends therebetween. Is formed through the separation layer 6 and the plate-like support 4 to form a permeated fluid flow passage 3c. The main flow passage 3a and the permeated fluid flow passage 3c are covered by an outer peripheral wall 9, respectively. The outer peripheral wall 9 has a fluid inlet 23 'through which fluid enters from the main flow path 3a, an outlet 24' through which fluid is discharged from the permeate fluid flow path 3c, and an outlet 25 'through which fluid in the main flow path 3a is taken out. .
[0019]
The fluid only needs to be in contact with the separation layer 6 provided on the surface of the flat support 4, and there is no particular limitation on the flowing direction, flow rate, or flow rate. However, in order to allow a specific component to pass through efficiently, it is preferable that the fluid flows in all parts of the flow channel and that a fresh fluid is always supplied.
[0020]
Examples of the material of the flat support 4 include ceramics mainly composed of α-alumina and stabilized zirconia, silica-based glass (phase-separated glass), Si 3 N 4 However, porous ceramics containing α-alumina as a main component are preferable in terms of high heat resistance, easy production, and low cost.
[0021]
In addition, the porosity inside the plate-shaped support 4 is such that the strength of the fluid partition wall 1 is ensured, and that the particles constituting the plate-shaped support 4 are broken during operation, such as breakage during assembling into a housing or the like. The lower limit is preferably 10%, particularly 25%, and the upper limit is preferably 60%, particularly 55%, and more preferably 50%, in order to increase the mechanical strength of the body and realize a large transmission coefficient. The porosity is measured by scanning electron microscope (SEM) observation or Archimedes' method.
[0022]
Further, since the separation layer 6 having a pore diameter of about 1 nm is formed on the surface of the plate-shaped support 4, the surface of the plate-shaped support 4 is formed so that pinholes and defects are not generated in these separation layers 6. It is good to control the porosity and the average pore diameter. Specifically, the porosity of the surface of the plate-shaped support 4 is 8 to 30%, particularly 10 to 25%, further 12 to 20%, and the average pore diameter is 0.05 μm to 1 μm, particularly 0.1 μm to 0. 0.8 μm, and more preferably 0.1 to 0.5 μm. The porosity of the surface of the flat support 4 is measured using a scanning electron microscope (SEM), and the average pore diameter is measured using a SEM and a transmission electron microscope (TEM).
[0023]
Although there is no particular limitation on the main flow path 3a, it is preferable that the fluid and the separation layer 6 come into contact with each other in a wide range, and that a fresh fluid without stagnation be supplied to the separation layer 6.
[0024]
In order to increase the mechanical strength of the flat support 4, the upper limit of the thickness of the flat support 4 is preferably 1 mm, particularly 0.5 mm, and more preferably 0.1 mm.
[0025]
It is preferable that the separation layer 6 contains at least one of Si, Ti, Zr, and Al in order to increase the permeation flow rate of the fluid and promote the separation of the fluid. These form the separation layer 6 as an oxide. Among these, Si is more preferable in terms of low reactivity in the alkoxide state, which can suppress the progress of local reaction, and easy formation of a pore diameter of 1 nm or less by forming a Si-O-Si network. .
[0026]
Further, as shown in FIG. 4, it is preferable to provide an intermediate layer 6b between the separation layer 6 and the flat support 4. The intermediate layer 6b is formed of a film-like porous body having a uniform fine pore diameter. By providing the intermediate layer 6b, it is possible to eliminate the occurrence of pinholes and cracks in the separation film 6a, which are likely to occur when pinholes and irregularities are present in the flat support 4. As the material of the intermediate layer 6b, titania, zirconia, alumina, and particularly γ-alumina are preferable.
[0027]
When gas is separated using the fluid separation filter A, a combination of the plate-shaped support 4 made of porous alumina, the intermediate layer 6b made of γ-alumina, and the separation film 6a made of an oxide containing Si is preferable. The reason for this is that γ-alumina has a substantially uniform pore size on the surface, an average pore size of 0.5 to 10 nm, and a high bonding strength between porous alumina and γ-alumina. This is because the mechanical strength of the fluid separation filter A can be increased and the gas permeation flow rate can be increased.
[0028]
The lower limit of the interval between the main flow paths 3a is preferably 0.1 mm, particularly preferably 1 mm in order to increase the flow rate of the fluid flowing through the flow path, and the upper limit is preferably 200 mm, particularly 100 mm, in order to increase the mechanical strength. preferable.
[0029]
The interval between the permeate fluid channels 3c is preferably 0.01 mm or more, particularly 0.1 mm or more, and more preferably 0.2 mm or more, so that the permeated gas easily permeates through the permeate fluid channels.
[0030]
Further, it is preferable that the flat support 4 is pressurized by the fluid. When pressure is applied to the plate-like support 4 in this manner, the transmission speed increases, and the transmission efficiency can be further increased. Specifically, in the case of a gas, it is preferably at least 0.5 atm, particularly preferably at least 1 atm, and more preferably at least 2 atm.
[0031]
Further, it is preferable that the fluid separation filter A further has a spacer 2 formed between each fluid partition of the permeated fluid flow path 3c.
[0032]
As the spacer 2, it is preferable to use a dense body that does not substantially transmit a fluid, or a flat support 4 having a separation layer 6 provided on the inner surface of the flow path, in order to obtain a fluid separation filter A having high mechanical strength. When a dense body is used, it is preferably at least 98%, particularly preferably at least 99%, in order to enhance the sealing property. Thereby, it is possible to prevent the fluid from leaking from the main flow path 3a to the fluid-permeable fluid flow path 3c.
[0033]
Further, the thickness of the spacer 2 is preferably 0.2 to 3 mm, particularly preferably 1 to 3 mm, and more preferably 2 to 3 mm. By setting the thickness of the spacer 2 in such a range as described above, the contact area between the fluid and the separation layer 6 is increased, the recovery efficiency of the permeated fluid is increased, and the spacer 2 is used as a fluid separation filter. Can be prevented.
[0034]
The spacer 2 is preferably made of a desired ceramic in order to enhance corrosion resistance. For example, ceramics mainly composed of alumina or stabilized zirconia, silica-based glass (phase-separated glass), Si 3 N 4 , SiC and the like can be suitably used. Among them, ceramics containing α-alumina as a main component are preferable in terms of heat resistance, ease of production, and low cost.
[0035]
Further, it is preferable that the spacer 2 is made of substantially the same material as that of the flat support 4. The reason for this is that, since the fluid separation filter is formed as a laminate, the adhesion to the flat support 4 can be enhanced, and cracks and peeling can be effectively prevented.
[0036]
According to the present invention, two types of material design can be performed for the spacer 2 depending on the use environment and required characteristics of the fluid separation filter. That is, first, a higher mechanical strength and higher reliability of fluid separation are required, and second, a further increase in the permeation flow rate is required.
[0037]
In the first case where high mechanical strength and high reliability of fluid separation are required, it is preferable that the relative density of the spacer 2 be 98% or more, particularly 99% or more. When dense ceramics are used for the spacer 2 as described above, the skeleton of the fluid separation filter is made of dense ceramics having high mechanical reliability such as high strength, high toughness, and high impact resistance. Even if a relatively porous ceramic is used for 4a, the mechanical reliability of the fluid separation filter can be improved, and the fluid can be prevented from penetrating through the spacer 2 and being discharged from the side surface of the spacer 2. Reliability can be improved.
[0038]
In the second case where high characteristics as a filter are required, it is preferable to provide the separation layer 6 at least in a portion of the spacer 2 which is in contact with the fluid. Fluid separation can be performed through the spacer 2 in addition to the flat support 4. The permeate fluid separated by the flat support 4 moves a relatively long distance inside the flat support 4, while the permeate fluid separated by the spacer 2 moves a short distance corresponding to the thickness of the spacer 2. , The separation efficiency is high, and as a result, the separation efficiency can be further increased by 10 to 200%, depending on the area of the separation layer 6 provided in the spacer 2.
[0039]
By forming the spacer 2, the mechanical strength of the fluid separation filter can be particularly improved. Accordingly, even if the number of stacked plate-shaped supports is increased, a large mechanical strength can be maintained, so that a smaller fluid separation filter having a large number of stacked plates can be realized.
[0040]
Further, it is preferable to provide the spacer 2 in the permeated fluid flow path in order to further improve the mechanical strength of the fluid separation filter B. The reason is that the spacer 2 can relieve the mechanical stress on the flat support 4 caused by the pressure difference between the main flow path 3a and the permeated fluid flow path 3b.
[0041]
In addition, since the fluid separation filter A of the present invention has a large portion of the fluid partition wall in a flat plate shape, the membrane area of the separation layer 6 per unit volume is smaller than that of the fluid separation filter having the hollow fiber structure partition wall. It is possible to increase the flow rate of the fluid and the flow rate of the fluid.
[0042]
In this embodiment, the permeate fluid flow path 3c is provided in such a manner that the other main surfaces of the flat support 4 are opposed to each other so as to be opposed to each other, but as shown in FIG. The permeation flow rate can also be increased by a configuration in which the fluid is separated by the flow path formed by the support 4 and the permeated fluid is trapped. Further, the strength can be improved even if the spacer 2 is arranged between the outer peripheral wall 9 and the flat support 4.
[0043]
The flow of the fluid in FIG. 1 is as follows. That is, the fluid introduced from the fluid introduction port 23 'enters the main flow path 3a, is further separated by the separation layer 6 and permeates, and further permeates through the flat support member 4 and flows to the permeated fluid flow path 3c. The fluid that has passed through the permeated fluid flow path 3c is discharged from the discharge port 24 '. On the other hand, the fluid not separated by the separation layer 6 flows through the main channel 3a and is taken out from the outlet 25 '. In addition, the fluid discharged from the discharge port 24 'can also be collected.
[0044]
Thus, the fluid separation filter A of the present invention allows the fluid from the main flow path 3a to pass through the separation layer 6 and the plate-like support 4 to the permeated fluid flow path 3c formed in the region between each of the fluid partition walls 1, 1. As a result, the permeated fluid passes through the space partitioned between the fluid partitions 1, 1, so that the resistance of the permeated fluid flowing can be reduced. Further, since the permeated fluid flows through the plurality of fluid partitions 1 provided with the separation layer 6 on one main surface composed of the plurality of flat support members 4, the permeation flow rate of the fluid can be increased.
[0045]
Further, the fluid separation filter A of the present invention further increases the mechanical strength of the entire fluid separation filter A by using a material having high mechanical strength such as glass for the sub-flow path 3b connecting the main flow paths 3a. be able to. Further, when the sub flow path 3b is formed, the main flow path 3a can be formed in a meandering manner, so that a large number of fluid separation filters A can be formed in a narrow area, whereby the size and the permeation flow rate can be further increased. .
[0046]
Also, in the fluid separation filter A of the present invention, by providing a plurality of spacers 2 between each of the fluid partition walls 1 and 1 of the permeate fluid channel 3c, a separation layer is provided between the fluid partition walls 1 and 1 of the permeate fluid channel 3c. Although the pressure is applied toward the center of the flow channel because the light is transmitted from the plate 6 toward the plate-shaped support 4, a plurality of spacers 2 having high mechanical strength are provided between the fluid partitions 1, 1 to further increase the mechanical strength. A fluid separation filter A having high strength can be realized.
[0047]
Further, the separation layer 6 containing at least one of Si, Ti, Zr, and Al has a pore diameter for separating a desired fluid, and has high mechanical strength even at high temperature and high pressure and is chemically stable. In addition, the fluid permeation flow rate can be further increased, and a fluid separation filter having a large permeation flow rate even at a high temperature can be realized.
[0048]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a schematic perspective view of the fluid separation filter of the present invention of the present invention, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an aa 'part of the fluid separation filter of FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of a flow path of the present invention, in which FIG. 5A shows a case of a flat plate shape, and FIG. 5B shows a case of a comb shape.
[0049]
In the fluid separation filter B shown in FIG. 2, a fluid separation unit 8 composed of a pair of opposed fluid partition walls 1 of a permeate fluid flow path 3c and a spacer 2 are alternately stacked and integrally formed in a block shape.
[0050]
In the present embodiment, the difference from FIG. 1 is that, as shown in FIG. 3, one end of a fluid main flow path 3a of the present invention, an opening D is formed in one fluid partition 1, and the main flow path 3a The point is that a plurality of sub-flow paths 3b connected so as to close the permeated fluid flow path 3c formed therebetween are formed on different sides.
[0051]
Specifically, the fluid separation filter B of FIG. 3 has a plurality of fluid partitions 1 provided with a separation layer 6 on one main surface 5a of a flat support 4 arranged in parallel so as to face each other. A passage 3a and a permeate fluid passage 3c adjacent to the main passage 3a and arranged side by side so as to face the other main surfaces 3b of the plate-shaped support 4 and an auxiliary passage 3b connecting the main passages 3a to each other. And a spacer 2 provided in the main flow path to form a laminate.
The spacer used is the same as that shown in FIG.
[0052]
As the conduit 7 for forming the sub flow path 3b, a dense body or a flat support 4 provided with a separation layer 6 on the inner surface of the conduit 7 can be used to obtain a fluid separation filter having high mechanical strength. preferable. When the sub flow path 3b is formed by the conduit 7 made of a dense body, the conduit 7 is preferably made of at least one of a dense body made of the same material as that of the flat support 4 and glass. It is preferable to use a material having a melting point of 200 ° C. or higher in order to enable fluid separation at a high temperature. By forming the sub flow path 7, the mechanical strength of the fluid separation filter can be further increased, and a small-sized fluid separation filter can be realized.
[0053]
The sub flow path 3b is preferably provided to be perpendicular to the main flow path 3a and the permeated fluid flow path 3c in the thickness direction of the laminate. That is, in the permeated fluid channel 3c of the present embodiment, the pressure of the fluid permeating the center side of the channel (the side perpendicular to the main channel 3a and the permeated fluid channel 3c) is applied, but the adjacent main channel 3a Since the fluid separation filter B is vertically connected to the main flow path 3a and the permeated fluid flow path 3c, the mechanical strength of the fluid separation filter B can be further increased. Further, since the main flow path 3a has a meandering shape between the main flow path 3a and the sub flow path 3b, a large number of fluid separation filters B can be formed in a small volume, whereby the size is small and the permeation flow rate is large. A fluid separation filter can be realized.
[0054]
The flow of the fluid flowing through the fluid separation filter B in FIG. 3 is as follows. The fluid flowing from above in the drawing is separated from the main flow path 3a by passing through the separation layer 6, and the permeated fluid passes through the flat support 4 to flow into the permeated fluid flow path 3c and is discharged. The fluid that has not passed through the separation layer 6 flows through the main flow path 3a and the sub flow path 3b and is taken out from below in FIG.
[0055]
Further, as described above, in the main flow path 3a, it is preferable that the fluid and the separation layer 6 come into contact with each other in a wide range, and that fresh fluid without stagnation is supplied to the separation layer 6. For this reason, the main channel 3a may have a simple structure as shown in FIG. 5A, but it is desirable to have a comb-shaped shape as shown in FIG. In this way, by extending the distance of the flow path and forcing all the fluid to flow, it is possible to prevent large stagnation from occurring in the flow path, and it is possible to constantly supply fresh fluid to the separation layer 6, and as a result, This is effective in further increasing the separation efficiency.
[0056]
In addition, since the main flow path 3a is formed in a meandering manner, the size of the fluid separation filter B is reduced, but the area in which the fluid contacts the separation layer 6 is increased. Since the flow path 3c also has a structure that easily flows, a large amount of fluid can be separated.
[0057]
The fluid separation filter having the above-described configuration has a feature of having high pressure resistance, and CO 2 from natural gas used at high pressure is used. 2 Applications that do not allow a large area for installing a fluid separation filter, such as separation and petrochemical processes such as petroleum complexes, and a large membrane area per unit volume. It can be suitably used as a PFC separation device used in the above and a separation device used in a rare gas separation device used in an exposure apparatus.
[0058]
Next, an example of a method for manufacturing a fluid separation filter will be described.
First, in order to produce the flat support 4, desired raw material powders are mixed and molded. As a molding method, known molding means such as press molding, extrusion molding, injection molding, and cold isostatic molding can be used. In consideration of cost and warpage of the substrate, it is preferable to produce the sheet by a powder rolling method. The obtained molded body was fired to obtain a sintered body.
[0059]
According to the present invention, the thickness of the flat support 4 is preferably adjusted so that the porosity and the average pore diameter are larger in the inside 4a than in the surface portion 4b, and the molding temperature and humidity are adjusted. good.
[0060]
Next, the separation layer 6 is formed. The separation layer 6 can be formed by a sol-gel method, a CVD method, a sputtering method, or the like, but the sol-gel method is preferable because of ease of manufacturing. In the following, when the sol-gel method is used, a method of manufacturing the separation layer 6 containing Si among elements of Si, Ti, Zr, and Al will be particularly described.
[0061]
As a raw material of the separation layer 6, a silicon alkoxide such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetrapropoxysilane is prepared.
[0062]
First, a precursor sol is prepared using this raw material. That is, silicon alkoxide is dissolved in a solvent such as alcohol, and water is added to perform hydrolysis.
[0063]
The obtained precursor sol is applied to the surface of the plate-shaped support 4 and then fired to form the separation layer 6. The baking is performed by heat treatment at 350 to 700 ° C., particularly 400 to 600 ° C. in the air, so that the siloxane bond of Si—O proceeds in the gel to form a strong film, and the organic functional groups are decomposed by the heat treatment. Removed to produce pores.
[0064]
The firing temperature and the firing time vary depending on the size of the average pore diameter of the separation layer 6, but in the case of gas separation, the average pore diameter is 0.2 to 1.3 nm, particularly 0.3 to 1.0 nm, Further, it is preferable to adjust the above firing conditions so as to be 0.4 to 0.8 nm, whereby a film having high separation characteristics can be manufactured.
[0065]
In the firing, it is preferable to control the firing conditions so that the separation layer 6 does not generate a reaction product at the interface with the flat support 4. Specifically, it is carried out at a temperature of 400 to 800 ° C, preferably at a firing temperature of 450 to 600 ° C. It is desirable that the surface of the plate-like support 4 is coated in a layer form to form a smooth surface.
[0066]
The firing temperature and the firing time vary depending on the size of the average pore diameter of the separation layer 6, but in the case of a gas separation filter, the average pore diameter is 0.2 to 1.3 nm, particularly 0.3 to 1.0 nm, and furthermore, Is preferably adjusted to 0.4 to 0.8 nm. For example, to separate hydrogen gas from other gases, 0.25-0.6 nm CO 2 2 And CH 4 0.3 to 0.8 nm, N 2 Gas and CF 4 In order to separate the gas from the gas, the average pore diameter is preferably set to 0.35 to 1.0 nm, whereby the separation characteristics can be improved.
[0067]
In particular, the holding time at the firing temperature is shortened in order to make the internal porosity and average pore diameter larger than those at the surface.
[0068]
The separation layer 6 is formed on the main surface of the plate-shaped support 4 by adhesion. The thickness of the separation layer 6 is 0.01 to 5 μm, particularly 0.1 to 4 μm, and more preferably 0.5 to 3 μm. The particle size of the sol is adjusted as described above.
[0069]
Note that an intermediate layer 6b can be provided between the flat support 4 and the separation layer 6a to enhance the adhesion of the separation layer 6a. Titania, zirconia, alumina, or the like can be used for the intermediate layer. Therefore, these alkoxides may be prepared as raw materials.
[0070]
Next, the fluid separation filter shown in FIG. 1 is manufactured by using the flat support 4 provided with the separation layer 6 formed as described above. For example, the bold line in FIG. 1 is formed by a glass tube, and the portion that comes into contact with the flat support is adhesively sealed using a glass paste (YB519 manufactured by Yamamura Glass Co., Ltd.).
[0071]
The fluid separation filter B shown in FIGS. 2 and 3 is manufactured, for example, as follows.
[0072]
A separation layer 6 made of a Si-Zr film is provided on one surface (one main surface 5a) of two plate-shaped supports made of an alumina porous sintered body provided with one through hole, and then no separation layer 6 is provided. After several tens of spherical alumina particles having a particle diameter of 0.3 mm are randomly arranged between the surfaces (the other main surface 5b), the inner surfaces of the two through-holes are adhesively sealed using glass paste and connected to form a conduit 7. (Sub flow path 3b) is provided, and the fluid separation unit 8 is created. A glass paste having a width of 3 mm and a thickness of 2 mm was applied as a spacer precursor to all outer sides on one surface of the obtained fluid separation unit 8. Eighteen fluid separation units 8 coated with the spacer precursor were laminated, heated and sealed with glass. The positions of the through holes are arranged so as to meander, for example, as shown in FIG.
[0073]
Next, the obtained laminate is placed inside a glass container, and the fluid inlet 23, the outlet 24, and the outlet 25 are attached, whereby a fluid separation module as shown in FIG. 6 can be manufactured.
[0074]
As shown in FIG. 6, the fluid separation module of the present invention includes a plurality of fluid separation filters 21 arranged inside a container 22, a fluid introduction port 23 for supplying a fluid to the inside of the container 22, An outlet 24 for discharging the fluid that has passed through the separation filter 21 to the outside, and an outlet 25 for collecting the permeated fluid are provided.
[0075]
Fluids with multiple components, such as H 2 And CO 2 Is introduced into the container 22 through the fluid introduction port 23, the fluid comes into contact with the fluid separation filter 21, and a part of the fluid permeates through the separation layer provided on the surface of the fluid separation filter 21. The permeated fluid permeating through the separation layer moves to the side surface 27 and is taken out from the outlet 25.
[0076]
The fluid separation module of the present invention having the above configuration has a feature of having high pressure resistance, and is capable of reducing CO 2 It can also be suitably used for petrochemical processes such as separation and petroleum complexes. Further, both permeated and non-permeated gases can be recovered.
[0077]
【Example】
Example 1
First, a flat support was prepared. That is, a desired organic binder, a lubricant, a plasticizer, and water are added to alumina powder, zirconia powder, glass powder, silicon nitride powder, and silicon carbide powder having a purity of 99.9% and an average particle size of 0.1 μm, respectively. After mixing and forming a tape by the powder rolling method, the tape was fired to produce a flat support made of a sintered body having a thickness of 0.8 mm, a length of 1000 mm and a width of 50 mm.
[0078]
The porosity and average pore diameter of the obtained sintered body were measured from observation by a scanning electron microscope (SEM).
[0079]
Next, a separation layer was formed. As raw materials, titanium tetraisopropoxide (TTP), tetraethoxysilane (TEOS), tetrapropoxyzirconium (TPZ), and aluminum secondary butoxide (ASBD) were prepared.
[0080]
Using the above raw materials, a separation layer was formed on a flat support by a sol-gel method. That is, when the raw materials of TTP, TEOS, TPZ and ASBD were used alone, an ethanol solution containing 1 mol of water and HCl was added to 1 mol of these metal alkoxides and mixed. When a plurality of raw materials are used, an ethanol solution containing 1 mol of water and HCl is added and mixed with 1 mol of TEOS to prepare a partial hydrolysis sol, and an ethanol solution of another metal alkoxide is added to the metal alkoxide. Was added so as to be 1 mol, and the mixture was stirred under a nitrogen stream to prepare a composite alkoxide.
[0081]
Next, a mixed solution of 9.3 mol of water and ethanol was added to the obtained solution, hydrolyzed, and stirred to prepare a precursor sol. Next, the above-mentioned sol is applied to the plate-shaped support by a spin coating method, dried at room temperature for 2 hours to gel the sol, and then fired at 550 ° C. in the air four times. A separation layer was formed on the outer surface of the substrate.
[0082]
Note that an intermediate layer was formed as required before forming the separation layer. That is, the above raw materials were added to 110 mol of water for hydrolysis, nitric acid was further added, and the mixture was boiled and stirred for 16 hours to prepare a precursor sol. Next, an intermediate layer was formed by the same method as the separation layer.
[0083]
For the obtained sample, the average pore diameter of the separation layer was determined from the humidity and temperature of the water condensed in the pores using the Kelvin capillary condensation method.
[0084]
Further, the thickness of the separation layer was measured by a scanning electron microscope (SEM).
[0085]
Next, a fluid separation filter was prepared by using the obtained four plate-shaped supports having a separation layer, and a fluid separation module shown in FIG. 1 was prepared. The thick line in FIG. 1 was made of a glass tube, and the portion in contact with the flat support was sealed with a glass paste (YB519 manufactured by Yamamura Glass Co., Ltd.).
[0086]
The obtained fluid separation module was heated to a temperature of 250 ° C., and 200 kPa (2 atm.) Of carbon dioxide was applied to the outside of the plate-like support in a state where the permeated fluid flow path side of the fluid separation unit was opened to the atmosphere to 100 kPa (atmospheric pressure). ) Is flowed at a rate of 5 l / min, the permeation flow rate of the gas collected at the permeate fluid outlet is measured, and the permeation amount is represented by the permeation amount of carbon dioxide gas / (membrane area × differential pressure × time). The rate was calculated. The transmittance of methane gas was determined in the same manner as above, and the transmittance coefficient ratio α (transmittance of carbon dioxide / transmittance of methane) was determined. The recovery rate of carbon dioxide was determined by the ratio of the flow rate of carbon dioxide permeated and separated to the flow rate of supplied carbon dioxide.
[0087]
On the other hand, as comparative examples, four plates each having the same plate-like support as in Example 1 provided with separation layers on both surfaces were prepared. Next, a fluid separation module in which the permeated fluid passes through the inside of the plate-like support and is discharged from the side surface of the plate-like support was prepared as in Patent Document 1. The obtained fluid separation module was heated to a temperature of 250 ° C., and 200 kPa (2 atm.) Of carbon dioxide was applied to the outside of the plate-like support in a state where the permeated fluid flow path side of the fluid separation unit was opened to the atmosphere to 100 kPa (atmospheric pressure). ) Flowing experiment. As a result, the flow rate was reduced to 0.1 l / min or less. The reason for the decrease in the flow rate was considered to be that the resistance of the permeated fluid flowing inside the flat support was large. For this reason, it was practically impossible to use it as a fluid separation filter.
[0088]
In contrast, in Example 1 of the present invention, CO 2 2 Transmittance is 5.0 × 10 -8 ~ 1.0 × 10 -7 mol / (m 2 ・ Sec ・ Pa) 、 CO 2 Excellent characteristics such as a recovery rate of 49 to 80% and an α of 70 to 130 were obtained. The porosity of the flat support was 30 to 40%, the average pore diameter was 0.3 to 0.4 nm, and the film thickness was 0.2 to 0.8 μm.
Example 2
In the same manner as in Example 1, a flat support made of a sintered body having a thickness of 0.8 mm, a length of 150 mm, and a width of 50 mm was prepared, and a through hole of 5 × 3 mm was formed in one place of the flat support. The through-hole was provided at the center in the horizontal direction and at a quarter of the vertical direction.
[0089]
Next, a separation layer was provided on the flat support in the same manner as in Example 1.
[0090]
The two through-holes of the obtained plate-shaped support were aligned at the same position in the vertical and horizontal directions, and several tens of spherical alumina particles having a particle diameter of 0.3 mm were randomly arranged between the two plate-shaped supports. The inner surface of the through-hole was bonded and connected using a glass paste (YB519, manufactured by Yamamura Glass Co., Ltd.) to form a fluid separation unit. A glass paste (YB519 manufactured by Yamamura Glass Co., Ltd.) having a width of 3 mm and a thickness of 2 mm was applied as a spacer precursor to all outer sides on one side of the obtained fluid separation unit. Eighteen fluid separation units to which the spacer precursor was applied were stacked, heated, and sealed with glass. The positions of the through holes were arranged so as to meander as shown in FIG. Next, the obtained laminate was placed inside a glass container, and a fluid inlet, an outlet, and an outlet were attached, thereby producing a fluid separation module as shown in FIG.
[0091]
Next, 200 kPa (2 atm) of carbon dioxide was flowed outside the fluid separation unit at a rate of 100 l / min. The transmittance, the transmittance of methane gas, and the transmittance coefficient ratio α (the transmittance of carbon dioxide / the transmittance of methane) were determined.
[0092]
As a result, despite the large gas flow rate of 100 l / min, CO 2 2 2.0 × 10 transmittance -7 ~ 2.0 × 10 -6 mol / (m 2 ・ Sec ・ Pa) 、 CO 2 The recovery rate was 46 to 99%, and α was 70 to 130, and further excellent properties were obtained. Sample No. of the present invention 1-4 and 6-25 are CO 2 And CH 4 46% or more of CO in mixed gas with 2 Could be recovered. In addition, no crack, crack, deformation, or breakage occurred in all members constituting the fluid separation module.
[0093]
【The invention's effect】
The present invention has a plurality of fluid partition walls provided with a separation layer on one main surface of a plate-shaped support made of porous ceramic, and the respective fluid partition walls are juxtaposed so that the separation layers face each other, and between them. A main flow path through which a fluid flows is formed, and the other main surfaces of the flat support are arranged side by side so as to face each other, and during that, the fluid from the main flow flows through the separation layer and the flat support. By employing a structure in which the permeated fluid flow path is formed, a fluid separation filter and a fluid separation module having high mechanical strength can be configured.
[0094]
Further, by forming the sub flow path, a small fluid separation filter and a small fluid separation module having a large fluid separation processing amount and a large mechanical strength can be configured.
[0095]
Further, by providing a spacer in the permeated fluid flow path, a fluid separation filter and a fluid separation module having particularly high mechanical reliability can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a fluid separation filter of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of a fluid separation filter of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of an aa ′ portion of the fluid separation filter of FIG. 2 of the present invention.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a fluid separation unit constituting a part of the fluid separation filter of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are schematic cross-sectional views showing an example of a flow channel according to the present invention. FIG.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a fluid separation module of the present invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a conventional fluid separation filter.
[Explanation of symbols]
1 ... fluid partition
2 ... frame
3 ... flow path
3a: Main flow path
3b: sub flow path
3c: Permeate fluid flow path
4 ... flat support
5a: One main surface
5b: the other main surface
6, 6a ... separation layer
6b ... Intermediate layer
7 ... conduit
8 ... Fluid separation unit
21 ... Fluid separation filter
22 ... container
23 ・ ・ ・ Fluid inlet
24 ・ ・ ・ Discharge port
25 ・ ・ ・ Outlet
27 ・ ・ ・ Side
31 ・ ・ ・ Ceramic flat plate
32 ... Separation layer
34 ・ ・ ・ Spacer
A, B: Fluid separation filter
C: Fluid separation module
D: Opening
