JP2004516446A - 酸素分離燃焼装置とその方法 - Google Patents

Abstract

本発明の酸素分離燃焼装置１、２、３は、記燃焼室１０内に配置された複数の流体通路１８、２０、２２、２３と複数の酸素輸送膜１２、１４、１６を含む。酸素輸送膜１２、１４、１６は酸素含有ガスから酸素を分離することにより燃焼室１０内で酸素を供給して燃料の燃焼を行わせる。流体通路１８、２０、２２、２３は燃焼からの熱の一部を酸素輸送膜１２、１４、１６の動作温度への加熱のために酸素輸送膜へ移行させ、燃焼からの熱の他の一部を流体の加熱のために流体に供給しまた酸素輸送膜１２、１４、１６の動作温度の安定化する。燃焼生成物の流れが酸素輸送膜１２、１４、１６にほぼ平行な方向になるように燃料が燃焼室１０に導入され、燃焼生成物を排出される。

Description

【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、酸素輸送膜により酸素含有ガスから分離された酸素が燃焼室内での燃料の燃焼を支持し、酸素輸送膜の温度が燃焼室を貫通する流体通路内を循環する流体により制御されるボイラ又は窒素発生器等の装置に適用できる酸素分離燃焼装置及び酸素分離燃焼方法に関する。
【０００２】
（従来の技術）
地球規模の温暖化及び汚染物質の排出などの環境汚染問題に対する関心が高まり、各技術分野では燃焼効率を上げ、汚染物質の低減を行うための新規な方法の探求に努めている。これは特に化石燃料による燃焼システムに対して当てはまる。汚染物質の排出を減少し効率を上げる効果的な方法の一つは、酸素又は酸素富化空気を燃焼工程で使用することである。酸素又は酸素富化空気を使用すると、煙道熱損失が減じ、システムの効率が上がり、同時にＮＯｘの排出が減る。さらに希釈剤として作用する窒素がほとんど又は全くないので煙道ガス中の二酸化炭素濃度は高い。二酸化炭素の濃度が高いほど二酸化炭素の回収の可能性が高くなる。
【０００３】
従来技術においては酸素の使用はガラス炉などの高い排気温度を有するプロセスに限定されていた。このような用途では燃料の節約と得られた諸利益は酸素のコストよりも大きい。ボイラなどの低排気温度ではこの関係は逆になる。こうしたシステムでは現在の技術で製造される酸素コストはその使用により得られる燃料の節約よりも大きい。このため、この種のシステムにおける酸素の使用は経済的な魅力に乏しい。さらに、酸素を製造するのに要するエネルギーを考慮すると、総合的な熱効率は減少する。
【０００４】
従来から酸素輸送膜は熱を消費する酸素分離燃焼装置及び方法において酸素を生成するのに有利に利用されている。この装置及び方法では、酸素分離工程で消費されざるを得なかったエネルギーが節約される。酸素輸送膜は管状又は板状であってそれ自体は酸素及び他のガスを透過させないが酸素選択性であるイオン輸送性セラミックから製作される。しかし、これらのセラミックは酸素イオンを輸送することにより高温度において無限の酸素選択性を示す。酸素輸送膜においては酸素は膜表面でイオン化して膜透過性の酸素イオンを生成する。一方、膜の反対側にでた酸素イオンは電子を生成しながら酸素を形成する。セラミックの種類に依存して、酸素は、酸素をイオン化する膜を通して流すことにより、又は膜内に設けた別個の電気通路に沿って流すことにより、又は電位を印加することによりイオン化される。このような固体電解質膜は無機酸化剤、例えばカルシウムかイットリウムで安定化したジルコニウム、及びフッ素を含有するか又はペロブスカイト構造を有する類似の酸化物等から構成される。
【０００５】
米国特許第５８８８２７２号では、酸素輸送膜が燃焼プロセス自体に組み合わされ、生成される酸素の全てが直接燃焼器に入るようになっている。次いで加熱された煙道ガスがプロセスに送られ、熱エネルギー流体を加熱し或いは有用な仕事を実行するのに使用できる。１つの実施例では、煙道ガスは一組の酸素輸送膜管を通してリサイクルされて酸素富化される。典型的には煙道ガスは１〜３体積％程度の酸素を含んでいて一組の酸素輸送膜の入り、１０〜３０体積％程度の酸素を含有した状態で酸素輸送膜を出ていく。酸素富化された煙道ガスは次に燃焼空間に送られて燃料の燃焼に使用される。他の実施例は反応性パージと呼ばれ、酸素輸送膜管は燃焼空間に直接配置される。煙道ガスで希釈された燃料は酸素輸送膜管を通過し、管を通過する間に酸素により燃焼する。こうして、酸素生産及び燃焼が同時に実施される。
【０００６】
（発明が解決しようとする課題）
以下に述べるように、本発明は酸素分離燃焼装置、例えばボイラにおいて、酸素輸送膜を利用して燃焼を支持するための酸素を製造する。この装置は酸素輸送膜へ入ってくる酸素含有供給流を圧縮するのに必要なエネルギー消費を減じるように動作する。本発明の利益は以下の説明からさらに明らかになるであろう。
【０００７】
（課題を解決するための手段）
本発明は次の構造の酸素分離燃焼装置を提供することにより従来の課題を解決する。
本発明の酸素分離燃焼装置は、前記燃焼室内に配置された複数の平行な酸素輸送膜を含む。複数の平行な酸素輸送膜は酸素含有ガスから酸素を分離することにより燃焼室内で酸素を供給して燃料の燃焼を支持し、熱を発生する。複数の流体通路が燃焼室を貫通して配置され、燃焼からの熱の一部を酸素輸送膜の動作温度への加熱のために酸素輸送膜へ移行させ、燃焼からの熱の他の一部を流体の加熱のために流体に供給しまた酸素輸送膜の動作温度の安定化するように位置づけれている。少なくとも１つの入口が少なくとも燃料を燃焼室に導入するために設けられ、さらに燃料の燃焼から生じる燃焼生成物を排出するために出口が燃焼室に接続されている。これらの少なくとも１つの入口と出口燃焼生成物の流れが酸素輸送膜にほぼ平行な方向になるような位置に離間して配置されている。
【０００８】
酸素輸送膜及び燃料通路は管状をなすことができる。燃焼生成物の流れの前記平行な方向は前記酸素輸送膜の内側を流れる酸素含有ガス流に対して向流の方向であるか、または並流の方向であり得る。好ましくは、酸素輸送膜は一端が閉鎖端であり、他端が開放端であり、それにより酸素が除去された残留物が排出され、更に複数個の同軸ランス管が前記酸素輸送膜の前記開放端から内部に突入していて酸素含有ガスを供給するようになっている。前記少なくとも１つの入口は、煙道ガスが必要な場合に、燃料と煙道ガスの混合物を燃焼室へ導入するための入口でありうる。別法として、端部開放の管状酸素輸送膜の場合には、前記少なくとも１つの入口は、燃料を燃焼室に導入するために、酸素輸送膜の開放端に近接してノズルを有することができる。
【０００９】
前記流体は水であることができ、その場合には流体ヒータはボイラである。この場合、流体通路は複数の酸素輸送膜の間に介在され、酸素輸送膜と流体通路は互いに平行である。好ましくは流体通路は流体入口マニフォルドと出口マニフォルドの間を連通し、これらのマニフォルドを通して流体を流体通路に供給し、排出流をそこから排出するようにする。この場合に、酸素輸送膜はその開放端の、酸素が枯渇した空気を排出するために出口マニフォルドから突出し、又空気入口マニフォルドからランス管が突出している。
【００１０】
本発明の他の形態では、酸素分離燃焼方法が提供される。すなわち、酸素含有ガスを燃焼室内に配置された複数の平行な酸素輸送膜に導入し、これらの酸素輸送膜により酸素含有ガスから酸素を分離し、分離した酸素を前記燃焼室（１０）に供給する。燃料を燃焼室に供給して前記供給した酸素の存在下に燃焼させて熱を発生させる。同じ燃焼室内に配置された複数の流体通路に流体を流通させ、また前記燃焼からの燃焼生成物を燃焼室から排出し、燃料を、燃焼生成物が酸素輸送膜に主に平行な方向に流れて酸素含有ガスから酸素の分離を促進する反応性パージを生じるように燃焼室に導入する。流体通路は、燃焼からの熱の一部が酸素輸送膜へ移行して酸素輸送膜を動作温度に加熱し、燃焼からの熱の他の一部が流体通路へ移行して流体を加熱し、酸素輸送膜の動作温度を安定化するように配置されている。ここに流体は加熱すべき水であり得る。
【００１１】
上記いずれの形態においても、また本書を通じて、「加熱」とは熱を流体に伝達し、流体の温度を上昇させることである。「水」とは液体形態の水、水蒸気、及び水と水蒸気の２相混合物を意味する。従って、水に関連して「加熱」を使用する場合には、「加熱された」とは水の温度を任意量だけ上昇させることである。水の温度上昇は水蒸気を上昇させるに十分な場合も不十分な場合もあり、水が熱伝達通路に入れば水蒸気は過熱される。
【００１２】
上記のような酸素輸送膜と燃焼装置の一体化は酸素生産に必要なエネルギーを大幅に減じる。酸素輸送膜を透過する酸素流束は、質量伝達割合が酸素輸送膜自体により制御される場合には、供給源側と酸素輸送膜の間の分圧比の対数に大体比例する。例えば１気圧（絶対圧）で純酸素を製造するには、空気は約１５気圧まで圧縮されなければならない。これは酸素が枯渇した空気の膨張を仮定すると約１６０ｋＷ／ｔｏｎの正味のエネルギーを要する結果になる。このエネルギー必要量は２００ｋＷ／ｔｏｎに近い従来の装置よりも少ないが、酸素輸送膜とボイラの燃焼装置とを合体させ、酸素輸送膜を流通する際に酸素を消費する反応性パージをさらに行うことにより、エネルギー必要量をさらに減じることができる。この酸素消費により酸素輸送膜の生成物側の酸素濃度が常にほぼゼロになる。これにより最小の圧縮、代表的には酸素輸送膜を通過する空気を移動させるに十分な圧縮しか必要でなくなる。これは高価な圧縮機ではなくて送風機により達成できる。
【００１３】
管状の酸素輸送膜の場合には、酸素分離に対する最大の駆動力は空気又は他の酸素含有ガスが酸素輸送膜に入る箇所で生じるので、燃焼生成物の流れを向流にすると、酸素輸送膜の反対側ではより燃料富化した、つまりより酸素希薄な条件となり、この側ではより小さい駆動力が存在することで反応性パージの効果をさらに高める。
【００１４】
燃料、煙道ガス及び燃焼生成物は燃焼室内で混合物として存在するので、燃料は希釈され、燃料の酸素輸送膜表面への拡散の駆動力は減少する。同時に、酸素輸送膜を透過する酸素流束は十分に小さいので、多かれ少なかれ燃料富化条件となる。従って、燃料の燃焼は酸素輸送膜の表面でまたはその近傍で行われると言える。これは勿論希釈の程度の依存する。
【００１５】
本発明による装置及び方法におけるこの燃焼箇所のため、そのままでは酸素輸送膜の熱的制御が不能になり、膜の損傷または早期の故障となる。本発明においては、分散配置の水蒸気管である流体通路がこの熱を引き出し、それにより酸素輸送膜の動作温度を安定化する。
【００１６】
本発明のさらに他の利点は、高度の集積が可能なことである。酸素はその場で生成されるので、酸素のための安全パイプは不要である。さらに空気・燃料混合物を酸素輸送膜の最適動作温度まで加熱するために必要なエネルギーは熱損失を伴わないで直接酸素輸送膜から来るので、外部配管を使用する場合に生じる熱損失は生じない。集積はまたボイラまたは加熱器の寸法と複雑さを減じる。酸素は装置内で生成されるので、従来の現場での空気分離装置に必要な他のスペースは不要である。燃焼装置内に酸素輸送膜及び熱伝達通路を配置することで、本発明の流体加熱器の全体的な設置面積を減少する。
【００１７】
本発明から得られる他の大きい利益は、副産物として高純度の窒素が得られることである。酸素輸送に対する高い駆動力は酸素が存在しないか又はほとんど存在しない窒素の生成を可能にする。さらに本発明による流体加熱器は、燃焼が空気の代わりに酸素の存在下に行われるため、ＮＯｘの生成が非常に少ない。酸素はそれが燃焼室を通る際に燃料・煙道ガス混合物に徐々に添加されるので、燃焼は燃料富化状態で行われる。従って、燃焼は本質的に燃料富化形態の長い滞留時間で行われ、そして燃料富化状態から燃料希薄の燃焼状態へ移行することで、ＮＯｘの生成の可能性をも減じる。
【００１８】
（発明の実施の形態）
以下に本発明の実施例を説明するが、理解と説明を容易にするために各図を通じて同様な部材は同一の参照符号を使用する。
図１には本発明によるボイラ１が図示されている。本発明はボイラについて説明するが、これに限定されるものではないことに注意されたい。しかし、ボイラは本発明による酸素分離燃焼装置の１つの用途である。他の流体、例えば石油製品も加熱でき、また流体通路はメタン、水蒸気、及び適宜の水蒸気リフォーミング触媒等を含みうる。本発明の酸素分離燃焼装置の目的は流体を加熱することではなくて窒素を発生することを目的とする場合もある。この場合には任意の適当な熱伝達媒体が使用できる。
【００１９】
ボイラ１は燃焼室１０と、燃焼室１０内に配置された複数の平行な酸素輸送膜１２、１４、１６を有する。複数の平行な流体通路１８、２０、２２、２３が燃焼室１０を貫通して延びている。燃料例えばメタンまたは天然ガスの燃焼は酸素輸送膜１２、１４、１６による生成される酸素の存在下に行われて流体通路１８、２０、２２、２３の内部を循環している水を加熱する。
【００２０】
酸素輸送膜１２、１４、１６は好ましくは出口２６を有する残留物出口マニフォルド２４に接続された開放端を備えた管である。ランス管２８、３０、３２が管状の酸素輸送膜１２、１４、１６の開放端からそれらの内部に挿入されている。この場合に、ランス管２８、３０、３２は入口３６を有する空気入口マニフォルド３４に連結されている。加熱された空気が入口３６から空気入口マニフォルド３４に入り、次いでランス管２８、３０、３２に分配される。空気は酸素輸送膜１２、１４、１６の閉鎖端から開放端に向けて矢印Ａの方向に流れる。酸素イオンの形の酸素は酸素輸送膜１２、１４、１６を透過して燃焼室１０に放出される。
【００２１】
管状の酸素輸送膜１２、１４、１６が例示されているが、板状のものでも良い。さらに、流体通路１８、２０、２２、２３は互いに平行で且つ酸素輸送膜１２、１４、１６にも平行なものとして記載されているが、他の配置関係を有しても良い。例えば、流体通路１８、２０、２２、２３は図示の向きとは直角の方向に延びていても良いし、各酸素輸送膜１２、１４、１６の周りを螺旋状に取り囲んでいてもよい。
【００２２】
燃料と煙道ガスの混合物は燃料入口３８から燃焼室１０に導入される。燃料は酸素輸送膜１２、１４、１６の表面で燃焼して熱と燃焼生成物を生じ煙道ガスとなる。得られる熱の一部は酸素輸送膜１２、１４、１６を動作温度に加熱し、他の一部は両端がマニフォルド４６、４８に接続している流体通路１８、２０、２２、２３を加熱する。加熱された水が入口５０から流体入口マニフォルド４６に導入される。水は流体通路１８、２０、２２、２３を流通しながら水蒸気となり、流体出口マニフォルド４８の出口５２から排出される。
【００２３】
煙道ガスは燃焼室１０から煙道ガス出口５４を経て排気される。図示しないが、煙道ガス出口５４から出てくる煙道ガスの一部は送風器により冷却され、循環されて燃料と混合される。この混合物は入口３８に導入される。入口３８と煙道ガス出口５４の位置関係は煙道ガス、従って燃焼生成物を酸素輸送膜１２、１４、１６に平行な任意の方向に流すような関係にある。
【００２４】
図には一列の流体通路１８、２０、２２、２３と一列の酸素輸送膜１２、１４、１６を例示したが、これらを複数列設けることにより、各酸素輸送膜１２、１４、１６がこれらの流体通路１８、２０、２２、２３により取り囲ませて熱い燃焼生成物を流体通路に導き、且つ酸素輸送膜１２、１４、１６の動作温度を安定化することができる。
【００２５】
図２を参照するに、本発明によるボイラ２が例示されている。ボイラ１との違いは燃焼室への入口３８及び排出口５４が逆になって入口３８’及び排出口５４’となっていて、煙道ガスが図の酸素輸送膜１２、１４、１６の内側の空気流Ａに対して向流の、矢印Ｂで示される方向に流れることである。この構成によると、管状酸素輸送膜１２、１４、１６の閉鎖端では、最高の酸素濃度が存在し、そのため空気自体に最大の駆動力が生じる。空気が残留物出口マニフォルド２６に向けて矢印Ａの方向に移動するにつれて、各酸素輸送膜１２、１４、１６の各々の内側の酸素濃度は順次小さくなる。しかし、燃料は最小の駆動力が与えられる酸素輸送膜１２、１４、１６の開放端に入る。しかし、この端部では燃焼は酸素富化の状態で起きるので、最大の駆動力がかかる配置で反応性パージにより与えられる。
【００２６】
図３を参照すると、本発明によるボイラ３が例示されている。この例では燃料は煙道ガスとは別個に、燃料入口５７を有する燃料入口マニフォルド５６とそれに結合されている一連の燃料噴射器５８、６０、６２、６４、６６、６８により燃焼室１０に導入される。燃料は燃焼室１０内に向流の方向（矢印Ｂ）で噴射されて、特定の酸素輸送膜１２、１４、１６の内部で最小の分離駆動力が存在する酸素輸送膜１２、１４、１６の開放端において最大の反応性パージ効果を与える。煙道ガスは煙道ガス入口３８”を経て燃焼室１０に導入され、そして排出口５４”から排出される。図示してはいないが、排出口５４”から排出される煙道ガスの一部は高温送風器を使用して煙道ガス入口３８”に循環できる。
【００２７】
多くの型の酸素輸送膜では、膜を通る酸素の流束は膜温度が上昇するにつれて大きくなる。表面での燃焼反応、従って表面における熱の釈放は、膜を通る酸素流束により限定される。しかし熱制御が悪いと膜の破壊的な制御不能を引き起こしうる。温度が上昇するにつれてより多くの酸素が膜を通過し、膜表面における高い燃焼率を導き、さらに高い膜温度となり、ついには膜の温度制限を超える。
【００２８】
酸素輸送膜の表面またはその近傍での燃料の燃焼を含む任意の酸素輸送膜において、燃焼による熱の伝達の支配的な形態は放射である。流体通路及び酸素輸送膜の配置は流体通路が熱の制御不能が阻止でき、且つ所望の酸素輸送膜の動作温度が維持できるように放射熱を十分に吸収できるように設計され且つ使用されなければならない。
【００２９】
図４を参照すると、水が流通する６本の流体通路により囲まれた管状の酸素輸送膜についての計算例が示されている。例示の目的で、酸素輸送膜は最適動作範囲で酸素流束２０ｓｃｆｈ／ｆｔ^２（６．１ｓｃｍｈ／ｍ^２）の生産量を有するものとする。流体通路及び酸素輸送膜の両者は黒体として作用し、酸素輸送膜とその周りの流体通路の間の視野は十字線（ｃｒｏｓｓｅｄ ｓｔｒｉｎｇ）法により評価した。膜に対する燃焼流束は９０００ＢＴＵ／ｆｔ^２（１０２０００ｋＪ／ｍ^２）に設定し、そして流体通路の温度を４００°Ｆ（２０４℃）に固定した。膜の動作範囲の上限は膜が損傷する温度である。下限は膜が機能を停止する温度である。図示のように流体通路は膜の過熱を防ぐために膜の全表面積の少なくとも約５８％を構成しなければならない。他方の限界では約８５％を超えると膜の過度の冷却が行われる。
本発明は好ましい実施例に関連して説明したが、当業者には他に多くの変形及び省略が本発明の範囲内で可能なことは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明のボイラの概略図である。
【図２】
本発明の他の実施例によるボイラの概略図である。
【図３】
本発明のさらに他の実施例によるボイラの概略図である。
【図４】
酸素輸送膜の熱制御に必要な酸素輸送膜面積／水蒸気管面積比を示す本発明による例を示すグラフである。
【符号の説明】
１、２、３ ボイラ
１０ 燃焼室
１２、１４、１６ 酸素輸送膜
１８、２０、２２、２３ 流体通路
３８、３８’、５７ 入口
５４、５４’、５４’’ 出口

Claims (11)

1. 燃焼室（１０）と、
   酸素含有ガスから酸素を分離して前記燃焼室（１０）に酸素を供給することにより、燃料の燃焼を支持して熱を発生させるための、前記燃焼室（１０）内に配置された複数の平行な酸素輸送膜（１２、１４、１６）と、
   前記燃焼からの熱の一部を前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）の加熱のために前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）へ移行させ、前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）の動作温度を安定化するため、そして前記燃焼からの熱の他の一部を流体の加熱のために流体に供給するように、前記燃焼室（１０）を貫通して配置された複数の流体通路（１８、２０、２２、２３）と、
   少なくとも前記燃料を前記燃焼室（１０）に導入するための少なくとも１つの入口（３８、３８’、５７）と、
   前記燃料の燃焼から生じる燃焼生成物を排出するために燃焼室に接続されている出口（５４、５４’、５４”）とから構成され、
   前記少なくとも１つの入口（３８、３８’、５７）と前記出口（５４、５４’、５４”）は前記燃焼生成物の流れが前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）にほぼ平行な方向になるような位置に離間して配置されている、酸素分離燃焼装置。
2. 前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）及び前記燃料通路（１８、２０、２２、２３）は管状をなしている請求項１の酸素分離燃焼装置。
3. 前記燃焼生成物の流れの前記平行な方向は前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）の内側の酸素含有ガス流に対して向流の方向である請求項２の酸素分離燃焼装置。
4. 前記燃焼生成物の流れの前記平行な方向は前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）の内側の酸素含有ガス流に対して並流の方向である請求項２の酸素分離燃焼装置。
5. 前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）は一端が閉鎖端であり、他端が開放端であり、それにより酸素が除去された残留物が排出され、更に複数個の同軸ランス管（２８、３０、３２）が前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）の前記開放端内へ延長していて前記酸素含有ガスを供給するようになっている請求項２の酸素分離燃焼装置。
6. 前記少なくとも１つの入口（３８、３８’）は燃焼混合物及び煙道ガスを前記燃焼室（１０）へ導入するための、前記燃焼室（１０）への入口（３８、３８’）である請求項５の酸素分離燃焼装置。
7. 燃料を燃焼室（１０）に導入するために、前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）の開放端に近接してノズル（５８、６０、６２、６４、６６、６８）が配置されている請求項５の酸素分離燃焼装置。
8. 前記流体は水である請求項１の酸素分離燃焼装置。
9. 酸素含有ガスを燃焼室（１０）内に配置された複数の平行な酸素輸送膜（１２、１４、１６）に導入し、
   前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）により前記酸素含有ガスから酸素を分離してその酸素を前記燃焼室（１０）に供給し、
   前記燃焼室（１０）に燃料を供給し、
   前記燃焼室（１０）内で該燃料を前記酸素で燃焼させ、
   前記燃焼室（１０）内に配置された複数の流体通路（１８、２０、２２、２３）に流体を流通させ、
   前記燃焼からの燃焼生成物を前記燃焼室（１０）から排出し、
   燃料と前記燃焼室（１０）から排出された燃焼生成物とを、前記燃焼生成物が前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）にほぼ平行な方向に流れて酸素含有ガスから酸素の分離を促進する反応性パージを生じるように前記燃焼室（１０）に導入する工程からなり、
   前記流体通路（１８、２０、２２、２３）は、前記燃焼からの熱の一部が前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）へ移行して前記酸素輸送膜を加熱し、前記燃焼からの熱の他の一部が前記流体通路（１８、２０、２２、２３）へ移行して前記流体を加熱し、前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）の動作温度を安定化するように配置されている、酸素分離燃焼方法。
10. 前記平行な方向は前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）の内部の酸素含有ガスの流れに向流の方向である請求項９の方法。
11. 前記平行な方向は前記酸素輸送膜（１２、１４、１６）の内部の酸素含有ガスの流れに並流の方向である請求項９の方法。

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