JP2018158283A - 複合部材、ガス分離体、及びガス分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】実用的なガス分離性能を維持しつつ、空調等に応用可能な性能や強度等を得ることを可能にした複合部材及びガス分離体とそれを用いたガス分離装置を提供する。【解決手段】実施形態のガス分離体５は、第１の空間と第２の空間との間に配置され、第１の空間に存在する分離対象ガスを第２の空間に透過させるために用いられる。ガス分離体５は、第１の面と第２の面との間に設けられた隔壁２６を隔てて並設された複数の貫通孔２２とを有するハニカム基材２３と、複数の貫通孔２２内に充填され、第３の面と第４の面とを有する無機材料粒子２４の多孔質集合体２５とを具備する。多孔質集合体２５は、無機材料粒子２４間において第３の面から第４の面に通じる空孔２７を備え、多孔質集合体２５の第３の面から第４の面への空気透過率が１×１０−１４ｍ２以上１×１０−１１ｍ２以下である。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、複合部材、ガス分離体、及びガス分離装置に関する。

家庭用エアコン等の空調技術においては、冷媒及びエネルギー効率の両面で技術が進展し、それに伴ってより快適な生活環境が求められている。このため、温度ばかりでなく、調湿、換気、気流調整、空気清浄等の空気調和機の多機能化が進んできている。エネルギー効率の向上は、ここ最近のエネルギー不足からも最重要課題となっている。高温多湿のアジア諸国においても、生活水準の向上に伴って、調湿、特に除湿は重要と考えられており、これを省エネで行うことで環境負荷の小さい空調が求められている。現在主流となっているコンプレッサー等を用いた冷媒冷却による除湿では、空気を冷却して水蒸気を凝縮すると共に、冷却した空気を再加熱して温度調整するため、多大のエネルギーを要する。このため、消費電力が増加することから、環境負荷の大きさが課題となっている。

デシカント空調等のガス分離装置は、水蒸気を吸着する吸湿材を用いた吸湿器で室内の水分を吸着した後、これを温めて屋外に排出するため、冷媒式の除湿より省エネ性に優れている。吸湿材としては、例えばセラミックス多孔質体やゼオライト等の多孔質体に、ナトリウム、リチウム、カルシウム、マグネシウム等の塩化物や臭化物からなる潮解性物質を含浸担持させたものが知られている。しかし、吸湿材は水を吸着し続けることで飽和するため、再生処理が必要となる。吸湿材の再生処理は、吸湿材を加熱して水を排出させることにより行われる。吸湿材の再生処理を冷房と併用することは、非効率的である。

一方、計装機器等に用いられる空気を脱湿するために、ゼオライト膜のような吸湿膜を用いた脱湿装置が知られている。ゼオライトはその内部の微細孔内に水分子を吸着及び放出することができるため、吸湿材及び脱湿材として期待されている。ゼオライト膜を用いた脱湿装置は、水蒸気の吸湿性能に優れる反面、水蒸気の透過流量や透過速度が小さいという問題を有している。空調用途等では流量や流速を確保する必要があるため、ゼオライト膜を用いた脱湿装置では実用的な空調装置を構成することができない。ゼオライトは熱分解してしまうため、アルミナのような他の無機材料粒子のように焼結体として使用することができない。このため、ゼオライトを吸湿材として用いる場合、膜以外には粉末成形体を用いることが検討されている。しかしながら、結合剤を用いた成形体は、結合剤により粒子表面が覆われてしまうため、ゼオライト本来の吸湿性能を得ることができない。また、ゼオライト粉を圧縮して固めた圧粉体は、初期性能に優れる反面、時間の経過による劣化が著しく、ゼオライト膜と同様に実用的な空調装置を構成することができない。

また、現行の空調方式に代わる省エネで低コストの手法として、再生処理を必要としない水蒸気分離体を用いた連続除湿方式が検討されている。水蒸気分離体を用いた調湿装置の構造としては、ポリエチレンやフッ素樹脂等を用いた２枚の水蒸気透過性膜間に塩化リチウム水溶液等の液体吸収剤を充填したガス分離体を、調湿する室内等の空間と室外等の空間との間に配置した構造が挙げられ、室内の空気と液体吸収剤との間で水蒸気透過性膜を介して水蒸気の授受が行われる。しかしながら、水蒸気透過性膜は破損しやすく、さらにこの方式では水蒸気の移動速度が遅いため、効率的に除湿を行うことが難しい。

特開２０１６−１７６６７４号公報 特開２００３−３３６８６３号公報 特開平７−３２８３７５号公報 特開２００２−００５４９３号公報

本発明が解決しようとする課題は、実用的なガス分離性能を維持しつつ、空調等に応用可能な性能や強度等を得ることを可能にした複合部材及びガス分離体とそれを用いたガス分離装置を提供することにある。

実施形態の複合部材は、第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間に設けられた隔壁を隔てて並設された複数の貫通孔とを有するハニカム基材と、前記複数の貫通孔内に充填され、前記第１の面側に位置する第３の面と、前記第２の面側に位置する第４の面とを有する無機材料粒子の多孔質集合体とを具備し、前記多孔質集合体は、前記無機材料粒子間において前記第３の面から前記第４の面に通じる空孔を備え、前記多孔質集合体の前記第３の面から前記第４の面への空気透過率が１×１０^−１４ｍ^２以上１×１０^−１１ｍ^２以下である。

実施形態のガス分離体は、第１の空間と第２の空間との間に配置され、前記第２の空間内の分離対象ガスの分圧を前記第１の空間内の前記分離対象ガスの分圧より低くすることにより、前記第１の空間内に存在する前記分離対象ガスを前記第２の空間に透過させるガス分離体であって、第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間に設けられた隔壁を隔てて並設された複数の貫通孔とを有するハニカム基材と、前記複数の貫通孔内に充填され、前記第１の面側に位置する第３の面と、前記第２の面側に位置する第４の面とを有する無機材料粒子の多孔質集合体とを具備し、前記多孔質集合体は、前記無機材料粒子間において前記第３の面から前記第４の面に通じる空孔を備え、前記多孔質集合体の前記第３の面から前記第４の面への空気透過率が１×１０^−１４ｍ^２以上１×１０^−１１ｍ^２以下である。

実施形態のガス分離装置は、第１の空間と、前記第１の空間に通じる第２の空間と、前記第１及び第３の面を前記第１の空間に露出させ、かつ前記第２及び第４の面を前記第２の空間に露出させつつ、前記第１の空間と前記第２の空間との間を仕切るように設けられた、実施形態のガス分離体と、前記第２の空間の前記分離対象ガスの分圧が前記第１の空間の前記分離対象ガスの分圧より低くなるように、前記第２の空間の前記分離対象ガスの分圧を調整するガス圧調整部とを具備し、前記第１の空間に存在する前記分離対象ガスを、前記ガス分離体を介して前記第２の空間に透過させる装置である。

実施形態のガス分離装置の構成を示す図である。 図１に示すガス分離装置でガス分離体として用いられる複合部材を示す斜視図である。 図２に示す複合部材を示す断面図である。 図２に示す複合部材で用いられるハニカム基材を示す斜視図である。 図４に示すハニカム基材を示す断面図である。 図２に示すガス分離体の使用例を示す断面図である。 図１に示すガス分離装置を除湿装置として用いた第１の例を示す図である。 図１に示すガス分離装置を除湿装置として用いた第２の例を示す図である。

以下、実施形態の複合部材及びガス分離体とそれを用いたガス分離装置について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、その説明を一部省略する場合がある。図面は模式的なものであり、厚さと平面寸法との関係、各部の厚さの比率等は現実のものとは異なる場合がある。説明中の上下等の方向を示す用語は、重力加速度方向を基準とした現実の方向とは異なる場合がある。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態によるガス分離装置の構成を示している。図１に示すガス分離装置１は、処理対象の空間（被処理空間）内に存在する、例えば水蒸気や有機溶剤系ガス（有機溶剤蒸気）等のガス（分離対象ガス）を含む空気等の被処理気体から分離対象ガスを分離し、被処理空間のガス濃度を低下させる装置である。ガス分離装置１は、第１の空間Ｓ１を構成する分離室２と、第２の空間Ｓ２を構成する減圧室３と、分離室２と減圧室３とが通じるように接続する接続路４と、分離室２と減圧室３との間を仕切るように、接続路４内に配置されたガス分離体５と、分離対象ガスを含む被処理気体を分離室２に送る送風機６と、減圧室４内を減圧する減圧ポンプ７とを備えている。

分離室２は吸入口８Ａと吐出口９Ａとを有し、吸入口８Ａは配管１０を介して送風機６と接続されている。減圧室３は吸入口８Ｂと吐出口９Ｂとを有し、吐出口９Ｂは配管１１を介して減圧ポンプ７と接続されている。分離室２内の第１の空間Ｓ１には、送風機６を稼働させることにより、配管１０を介して分離対象ガスを含む空気等の被処理気体が送られる。被処理気体は、例えば水蒸気や有機溶剤系ガス等の分離対象ガスの濃度を低減する部屋、装置内部、工場内部（密閉空間等）、保管庫、貯蔵庫等の被処理空間（図示せず）から配管１２を介して送風機６に導入される。分離室２内で分離対象ガスが分離され、ガス濃度が低減された被処理気体は、配管１３を介して被処理空間に返送される。

減圧室３内の第２の空間Ｓ２は、減圧ポンプ７を稼働させることにより、分離室２内の圧力（第１の空間Ｓ１の圧力）と減圧室３内の圧力（第２の空間Ｓ２の圧力）との間に差が生じるように減圧される。被処理気体から分離された水蒸気や有機溶剤系ガス等のガスは、減圧ポンプ７に接続された配管１４を介して排出される。分離されたガス（減圧室３に透過したガス）は、大気中に放出されたり、必要に応じて回収される。減圧室３の吸入口８Ｂには、減圧室３の内部に外部の空気等を取り込みながら減圧するように、配管１５が接続されている。配管１５には、必要に応じて弁（図示せず）を設けてもよい。また、配管１５は場合によっては省くことができる。

ガス分離体５について、図２ないし図５を参照して述べる。図２はガス分離体５として用いられる複合部材の斜視図、図３は複合部材の断面図、図４は複合部材で用いられるハニカム基材の斜視図、図５はハニカム基材の断面図である。これらの図に示すように、ガス分離体５は、上面２１ａと、上面２１ａと対向する下面２１ｂと、上面２１ａから下面２１ｂに通じる空孔とを有する複合部材２１を具備する。複合部材２１は、複数の貫通孔２２を有するハニカム基材２３と、複数の貫通孔２２内に充填された無機材料粒子２４の多孔質集合体２５とを備えている。ハニカム基材２３は、複合部材２１の上面２１ａに相当する面（第１の面）と下面２１ｂに相当する面（第２の面）との間に厚み方向に設けられた複数の隔壁２６と、これら隔壁２６で隔てられて厚み方向に並設された複数の貫通孔２２とを有する。複数の貫通孔２２内には、それぞれ無機材料粒子２４の多孔質集合体２５が充填されている。多孔質集合体２５は、複合部材２１の上面２１ａに相当する面（第３の面）から下面２１ｂに相当する面（第４の面）に通じる空孔２７を有している。空孔２７は無機材料粒子２４間に形成されている。

このような多孔質集合体２５内の空孔２７によって、複合部材２１の空気透過率は１×１０^−１４ｍ^２以上１×１０^−１１ｍ^２以下の範囲とされている。ハニカム基材２３は複数の貫通孔２２を除いて緻密な材料で形成されているため、複合部材２１の空気透過率は多孔質集合体２５の空気透過率に基づくものである。ハニカム基材２３の第１の面と多孔質集合体２５の第３の面とは、同一の面（２１ａ）を形成しており、同様に第２の面と第４の面とは、同一の面（２１ｂ）を形成している。なお、これらハニカム基材２３の面と多孔質集合体２５の面とで形成される面（２１ａ、２１ｂ）は、平坦面に限られるものではなく、多孔質集合体２５の一部が突出していたり、あるいは凹んでいたりしてもよい。

ガス分離体５を構成する複合部材２１は、例えばディスク状や直方体状等の形状を有し、分離室２内（第１の空間Ｓ１）に露出される第１の面２１ａと、減圧室３内（第２の空間Ｓ２）に露出される第２の面２１ｂとを有している。複合部材２１の多孔質集合体２５内に設けられた空孔２７の少なくとも一部は、複合部材２１の第１の面２１ａから第２の面２１ｂに通じている。ガス分離体５は、多孔質集合体２５の空孔２７内に分離対象ガスの液化物、例えば水蒸気であれば水、また有機溶剤系ガスであれば有機溶剤を保持してウエットシールを形成する。ガス分離体５は、当初より分離対象ガスの液化物を含んでいてもよいし、ガス分離体５の使用時に液化物を含ませるようにしてもよい。ガス分離体５としての複合部材２１の具体的な構成については、後に詳述する。

ガス分離体５を水蒸気分離体として用いる場合、水蒸気分離体（５）は多孔質集合体２５の空孔２７内に存在する水溶性吸湿剤を備えていてもよい。水溶性吸湿剤は水分を吸収して保持するため、水蒸気分離体（５）にウエットシールを形成しやすくなる。水溶性吸湿剤としては、第１族元素や第２族元素のクエン酸塩、炭酸塩、リン酸塩、ハロゲン化物塩、酸化物塩、水酸化物塩、硫酸塩等が用いられる。これらの化合物は単独で用いてもよいし、複合して用いてもよい。水溶性吸湿剤は空孔２７内に偏析させて存在させてもよいし、空孔２７の内壁全体又は一部に薄く均一に付着させてもよい。また、水蒸気分離体（５）は多孔質集合体２５の空孔２７内に存在するイオン性液体等のガス吸着液体を備えていてもよい。

水溶性吸湿剤の具体例としては、塩化カルシウム（ＣａＣｌ_２）、塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）、臭化ナトリウム（ＮａＢｒ）、臭化カリウム（ＫＢｒ）、ヨウ化リチウム（ＬｉＩ）、ヨウ化ナトリウム（ＮａＩ）、ヨウ化カリウム（ＫＩ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３）、炭酸リチウム（Ｌｉ_２ＣＯ_３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ_２ＣＯ_３）、炭酸カリウム（Ｋ_２ＣＯ_３）、リン酸ナトリウム（Ｎａ_３ＰＯ_４）、リン酸カリウム（Ｋ_３ＰＯ_４）、クエン酸ナトリウム（Ｎａ_３（Ｃ_３Ｈ_５Ｏ（ＣＯＯ）_３）等）、クエン酸カリウム（Ｋ_３（Ｃ_３Ｈ_５Ｏ（ＣＯＯ）_３）等）、硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_４）、硫酸カリウム（Ｋ_２ＳＯ_４）、硫酸リチウム（Ｌｉ_２ＳＯ_４）等やこれらの水和物が挙げられる。

ガス分離装置１に用いられるガス分離体５は、図６に示すように、気体を透過する支持体２８により支持されていてもよい。図６は一対の支持体２８をガス分離体５の両面に沿って配置した状態を示しているが、支持体２８はガス分離体５の一方の面のみに沿って配置してもよい。支持体２８には、例えば紙、パンチングメタル、ポリイミド多孔体等が用いられ、これら以外のメッシュ状物質であってもよい。支持体２８は、数μｍ径以上の貫通孔を有していることが好ましいが、これに限定されるものではない。

分離対象ガスを含む空気等の被処理気体は、上述したように送風機６を稼働させることにより分離室２内に送られる。送風機３と同時に減圧ポンプ７を稼働させ、減圧室３内を減圧することによって、分離室２内の圧力と減圧室３内の圧力との間に差を生じさせる。この圧力差によって、減圧室３内の水蒸気圧等の分離対象ガスの分圧（第２の空間Ｓ２の分離対象ガスの分圧（以下、単にガス分圧ともいう））が分離室２内の水蒸気圧等のガス分圧（第２の空間Ｓ２のガス分圧）より小さくなる。ガス分離体５は空孔２７内に保持された分離対象ガスの液化物によりウエットシールを形成しているため、分離室２内と減圧室３内との間にガス分圧差を生じさせることで、ガス分離体５を介して配置された分離室２と減圧室３との間で分離対象ガスの移動が起こる。

ガス分離体５を介して分離対象ガスの移動を生じさせるにあたって、減圧室３内の圧力が分離室２内の圧力に対して−５０ｋＰａ以下となるように、減圧ポンプ７で減圧室３内を減圧することが好ましい。言い換えると、分離室２内の圧力と減圧室３内の圧力との差が５０ｋＰａ以上となるように、減圧室３内を減圧することが好ましい。この圧力差が５０ｋＰａ未満であると、分離室２内から減圧室３内への分離対象ガスの移動を十分に促進できないおそれがある。さらに、分離室２と減圧室３との圧力差は１００ｋＰａ未満であることが好ましい。圧力差が大きすぎると、ガス分離体５を構成する多孔質集合体２５が破損するおそれが生じる。分離室２と減圧室３との圧力差は８０〜９０ｋＰａの範囲であることがより好ましい。

図１に示すガス分離装置１においては、減圧室３内を減圧する減圧ポンプ７で分離室２と減圧室３との間にガス分圧差を生じさせているが、ガス分圧の調整部はこれに限られるものではない。例えば、減圧室３（第２の空間Ｓ２）に乾燥空気や加熱空気を導入するようにしてもよい。これによっても、分離室２と減圧室３との間に水蒸気圧差等のガス分圧差を生じさせることができる。図１に示すガス分離装置１において、分離室２と減圧室３との間にガス分圧差を生じさせるガス圧調整部は、特に限定されるものではなく、ガス分圧差を生じさせることが可能な各種の機構を適用することができる。

ガス分圧が相対的に高い分離室２内の被処理気体中に含まれる分離対象ガスは、ガス分離体５内に形成されるウエットシール、具体的には空孔２７内に保持された分離対象ガスの液化物に吸収される。ガス分離体５内の分離対象ガスの液化物は、ガス分圧が相対的に低い減圧室３内に透過する。分離室２内のガス分圧と減圧室３内のガス分圧とガス分離体５内の分離対象ガスの液化物量等のバランスによって、分離室２内の被処理気体中に含まれる分離対象ガスのガス分離体５による吸収とガス分離体５内の分離対象ガスの減圧室３内への放出とが連続して起こる。

上述した分離対象ガスのガス分離体５による吸収及びガス分離体５内の分離対象ガスの減圧室３内への放出が連続して起こることによって、分離室２内（第１の空間Ｓ１）の分離対象ガスの濃度、さらには分離室２と送風機６を介して接続された被処理空間の分離対象ガスの濃度を連続的に低下させることができる。分離対象ガスが水蒸気である場合、分離室２内及び被処理空間の水蒸気量を減少させて除湿することができる。ガス濃度を低下させた空気等の被処理気体は、分離室２から被処理空間に返送される。減圧室３内に透過した水蒸気等の分離対象ガスは、配管１１、減圧ポンプ７、及び配管１４を介して外部に排出される。分離対象ガスが水蒸気である場合、減圧室３内に透過した水分を加湿が必要な部屋等の第３の空間に送るようにしてもよい。また、分離対象ガスが有機溶剤ガスである場合、必要に応じて有機溶剤やそのガスが回収される。

実施形態のガス分離装置１においては、ガス分離体５がウエットシールを形成しているため、分離室２内の空気等の被処理気体中に含まれる分離対象ガスのみを減圧室３内に移動させることができる。例えば、ガス分離装置１を除湿装置として使用する場合、分離室２と減圧室３との間で、基本的には空気中の水分のみが移動し、空気中の乾燥空気はほとんど移動しない。従って、除湿対象の被処理空間の温度をほとんど変動させることがない。被処理空間の温度をほとんど変動させることなく、空間内を除湿することによって、例えば空間の冷房と併用する場合においても、熱効率を低下させるおそれがない。除湿装置を冷房と併用する際の熱効率を高めることができる。

図２ないし図５に示したガス分離体５は、前述したように複数の貫通孔２２を有するハニカム基材２３と、複数の貫通孔２２内に充填された無機材料粒子２４の多孔質集合体２５とを備える複合部材２１からなる。複合部材２１は１×１０^−１４ｍ^２以上１×１０^−１１ｍ^２以下の空気透過率を有している。すなわち、複合部材２１の第１の面２１ａから第２の面２１ｂへの空気透過率が１×１０^−１４ｍ^２以上１×１０^−１１ｍ^２以下とされている。このような空気透過率を有する複合部材２１をガス分離体５として用いることによって、ガス分離体５内に形成されたウエットシールを介して、分離室２内の被処理気体中に含まれる分離対象ガスを良好に減圧室３内に移動させることができる。複合部材２１の空気透過率が１×１０^−１４ｍ^２未満であると、分離対象ガスの透過流量が減少する。空気透過率が１×１０^−１１ｍ^２を超えると、ガス分離体５のウエットシール性が低下して分離対象ガスの分離率α等が低下しやすくなる。

ここで、空気透過率Ｋは、一定容量の空気を試料の垂直方向に通過させ、その際の流入と流出の圧力差ΔＰ［単位：ｋＰａ］と流速Ｑ_ａｉｒ［単位：ｃｍ^３／ｍｉｎ］から、下記の（１）式に基づいて求められる。（１）式において、δは試料の厚さ、Ａは試料の面積、μ_ａｉｒは空気の粘性（１８．５７μＰａ・ｓ）である。
Ｋ＝（Ｑ_ａｉｒ／ΔＰ）・（μ_ａｉｒ／Ａ）・δ …（１）

また、ガスの分離率αは、例えば水のようなガスの液化物と被処理気体を構成する乾燥空気の透過量の割合であり、下記の（２）式で定義される。
α＝（Ｎ４_{ｌｉｑｕｉｄ}／Ｎ４_ａｉｒ）／（Ｎ３_{ｌｉｑｕｉｄ}／Ｎ３_ａｉｒ） …（２）
式（２）において、（Ｎ３_{ｌｉｑｕｉｄ}／Ｎ３_ａｉｒ）は分離室２（第１の空間Ｓ１）に供給させる被処理気体（空気）に含まれるガスの液化物と乾燥空気のモル比、（Ｎ４_{ｗａｔｅｒ}／Ｎ４_ａｉｒ）は減圧室３（第２の空間Ｓ２）から排出される被処理気体（空気）に含まれるガスの液化物と乾燥空気のモル比である。αが１であれば、分離側空間Ｓ１から減圧側空間Ｓ２にガスの液化物（水等）と乾燥空気が同じ割合で流れることを意味する。αが１００であれば、除湿側空間Ｓ１から減圧側空間Ｓ２へのガスの液化物（水等）の透過に対して乾燥空気の透過が１／１００に低減されることを意味する。

ガス（液化物）の透過速度Ｖは、下記の（３）式で定義される。
Ｖ＝ΔＭ_{ｌｉｑｕｉｄ}／Ａ／Δｔ …（３）
式（３）において、ΔＭ_{ｌｉｑｕｉｄ}は減圧側空間Ｓ２で回収されるガス液化物の量であり、Ａはガス分離体５の面積、Δｔは時間である。

ガス分離体５としての複合部材２１において、ハニカム基材２３の構成材料は、特に限定されるものではなく、無機材料粒子２４の多孔質集合体２５の保持体としての強度を維持し得る材料からなるものであればよい。ハニカム基材２３の構成材料としては、例えばセラミックス材料、樹脂材料、金属材料等が用いられる。ハニカム基材２３の形状は、特に限定されるものではなく、ガス分離装置１の構成に応じてディスク状（円柱状）や直方体状等の各種形状を適用することができる。ハニカム基材２３の厚みは０．１〜３０ｍｍの範囲であることが好ましい。また、ハニカム基材２３の隔壁２６は、その厚さが薄いほど多孔質集合体２５の量が増加するものの、あまり薄すぎると多孔質集合体２５の保持体としての強度が低下する。このため、隔壁２６の厚さは０．１〜５ｍｍの範囲であることが好ましく、０．２〜２ｍｍの範囲がより好ましい。

隔壁２６の壁面は、平坦であってもよいし、ブラスト加工等による凹凸や溝が設けられていてもよい。隔壁２６には隣接する貫通孔２２間を接続する孔が設けられていてもよい。ここで、ハニカム基材２３とは第１の面２１ａと第２の面２１ｂとの間を繋ぐ複数の貫通孔２２を密に配置したものであり、図２及び図４に示したように六角形の貫通孔２２を有するものに限らない。貫通孔２２の形状は六角形に限られるものではなく、円形、楕円形、四角形のような六角形以外の多角形等であってもよい。また、貫通孔２２の大きさは上記したような厚さを有する隔壁２６によって、貫通孔２２内に充填された無機材料粒子２４の多孔質集合体２５を有する複合部材２１の全体形状を維持し得る範囲で大きくすることが好ましい。ただし、貫通孔２２の大きさを大きくしすぎると、複合部材２１の全体形状を維持することが困難になるおそれがある。このような点から、貫通孔２２の大きさ（最大値）は、１〜１０ｍｍの範囲であることが好ましく、２〜５ｍｍの範囲がより好ましい。ここで、貫通孔２２の大きさ（最大値）とは、外接円の直径を意味する。

無機材料粒子２４の多孔質集合体２５は、等方的な無機材料粒子２４の未焼結圧粉体や焼結体等の粒子集合体である。集合体は未焼結圧粉体や焼結体に限らず、未焼結圧粉体の熱処理体、さらに無機材料粒子２４間に適度な空孔２７を形成し得る各種の粒子集合体構造を適用することができる。多孔質集合体２５内における無機材料粒子２４同士は、単に接触しているだけであってもよいし、一部がネッキングしていてもよい。多孔質集合体２５の作製方法については、後述する。多孔質集合体２５を構成する無機材料粒子２４には、分離対象ガスに親和性を有する材料を用いることが好ましい。無機材料粒子２４は、単結晶粒子及び多結晶粒子のいずれでもよく、また水熱合成で形成した粒子等であってもよい。分離対象ガスに親和性を有する無機材料粒子２４で多孔質集合体２５を構成することによって、多孔質集合体２５の空孔２７内に分離対象ガスの液化物を保持しやすくなり、ガス分離体５内へのウエットシールの形成性を高めることができる。

無機材料粒子２４は分離対象ガスに応じて選択される。分離対象ガスとしては、水蒸気や有機溶剤系ガスが挙げられる。これら分離対象ガスを含む被処理気体としては、分離対象ガスを含む空気が挙げられるが、必ずしもこれに限定されない。有機溶剤系ガスとしては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタノール、ｓ−ブタノール、ｔ−ブタノール、酢酸エチル、酢酸ｎ−エチル、ギ酸ｉ−ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジエチルエーテル、ジイソプロパノール、トリクロロエチレン、ｎ−ヘキサン等の蒸気が挙げられる。

分離対象ガスが水蒸気である場合、無機材料粒子２４は親水性材料であることが好ましい。無機材料粒子２４を構成する親水性材料には、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、鉄（Ｆｅ）等の酸化物、アルカリ金属やアルカリ土類金属を含むアルミノケイ酸塩、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）等の炭酸塩、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ等のリン酸塩、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ａｌ等のチタン酸塩のような化合物、又はこれらの複合物や混合物等が用いられる。また、金属水酸化物を前駆体とし、これを加水分解等で結合させ、反応を途中で止める等によって、ＯＨ基を制御した金属化合物であってもよい。親水性材料の具体例としては、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、マグネシア、酸化亜鉛、フェライト、ゼオライト、ハイドロキシアパタイト、チタン酸バリウム等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。無機材料粒子２４としてゼオライト粒子を用いた場合、粒界や粒内に吸着された水分によって、ガス（水蒸気）分離体５内にウエットシールが形成される。

分離対象ガスが有機溶剤ガスである場合、無機材料粒子２４には上述した親水性の化合物粒子の格子内にチャージバランスを崩す添加元素を導入した複合材料粒子や、親水性の化合物粒子の格子内に酸素空孔のような原子空孔を導入した欠陥導入材料粒子が用いられる。親水性化合物は上述した通りであり、そのような化合物粒子の格子内に導入する添加元素としては、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）等が挙げられる。ただし、化合物粒子を構成する陽イオン元素と重複する元素は除かれる。これらの元素を格子内に導入したり、あるいは格子内に酸素空孔等を導入することで、有機溶剤に対する親和性が得られる。

多孔質集合体２５を構成する無機材料粒子２４の平均一次粒子径は１０ｎｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましい。このような平均一次粒子径を有する無機材料粒子２４を用いることで、適度な大きさを有する空孔２７を適度な量で存在させた多孔質集合体２５が得られやすくなる。無機材料粒子２４の平均一次粒子径が１０μｍを超えると、多孔質集合体２５内の空孔２７の大きさが大きくなりやすいため、ウエットシールの形成性が低下するおそれがある。無機材料粒子２４の平均一次粒子径が１０ｎｍ未満であると、多孔質集合体２５内の空孔２７の量が減少したり、空孔２７の大きさが小さくなりすぎるため、分離対象ガスの透過流量が低下するおそれがある。無機材料粒子２４の平均一次粒子径は５０〜１０００ｎｍであることがより好ましく、５０〜５００ｎｍであることがさらに好ましい。多孔質集合体２５内の空孔２７の大きさや量を制御するために、平均一次粒子径が異なる２種類以上の無機材料粒子２４を用いてもよい。

上述したような無機材料粒子２４を用いた多孔質集合体２５としては、無機材料粒子２４の圧粉体（未焼結圧粉体）、圧粉体の熱処理体、焼結体等が挙げられる。無機材料粒子２４の未焼結圧粉体は、例えばハニカム基材２３の貫通孔２２内に無機材料粒子２４の粉体（無機材料粉末）やそれを液体と混合して調製したスラリーを充填して圧縮することにより得られる。圧縮には、静水圧プレスや一軸プレス等が用いられる。また、無機材料粒子２４の分解温度より低い温度で飛散する結合剤を混合して多孔質集合体２５を作製してもよい。無機材料粉末を圧縮するとき、ハニカム基材２３の上下に無機材料粉末を敷き詰めておくことによって、圧縮により縮んだ分の粉末をさらに充填し、無機材料粒子２４の充填率を高めることができる。このようにして圧縮した場合、ハニカム基材２３の上下に残った無機材料粉末は、削り取ってもよいし、そのまま残して使用してもよい。なお、液体や結合剤を用いた場合には、所定の熱処理を施して、添加した液体や結合剤を除去する。また、多孔質集合体２５は有機繊維、金属繊維、ロックウール、セラミックウール、ガラスウール等の無機繊維を含んでいてもよい。

無機材料粒子２４の焼結体は、ハニカム基材２３の貫通孔２２内に充填及び圧縮した無機材料粉末を焼結することにより得られる。無機材料粒子２４の圧縮条件や焼結条件を調整することによって、適度な多孔質状態を有する無機材料粒子２４の多孔質集合体２５を得ることができる。また、無機材料粒子２４としてゼオライト等を用いる場合、蒸気補助結晶化（ＳＡＣ）法により緻密化してもよい。ＳＡＣ法を適用する場合、ハニカム基材２３の貫通孔２２内に無機材料粉末を充填及び圧縮して調製した前駆体を、オートクレーブ等を用いて水蒸気雰囲気内で所定の温度に保持する。これによって、無機材料粒子２４の一部がネッキングを起こし、緻密で強度の高い多孔質集合体２５が得られる。さらに、無機材料粒子２４とハニカム基材２３とが親和性を有する場合には、無機材料粒子２４と貫通孔２２の壁面とが密着し、複合部材２１の強度がさらに向上する。熱処理はＳＡＣ法に限られるものではなく、無機材料粒子２４の多孔質集合体はそれ以外の熱処理を施して、緻密化や高強度化を図った圧粉体の熱処理体であってもよい。

実施形態のガス分離体５は、無機材料粒子２４の多孔質集合体２５をハニカム基材２３の貫通孔２２内に充填させた複合部材２１により構成している。これによって、多孔質集合体２５として未焼結圧粉体を用いる場合においても、ハニカム基材２３が多孔質集合体２５の強度を維持する補強材として機能するため、無機材料粒子２４の多孔質集合体２５を用いたガス分離体５の性能を長期間にわたって維持することができる。例えば、無機材料粒子２４としてゼオライトを用いた場合、熱分解することから焼結することができないが、ゼオライト粒子をハニカム基材２３の貫通孔２２内に充填することによって、ゼオライト粒子の多孔質集合体の強度を保持することができる。

また、ハニカム基材２３による多孔質集合体２５の強度の保持は、ゼオライトに限られるものではない。空孔２７の平均孔径を例えば５０ｎｍ以下というように小さくしたい場合、そのような平均孔径が期待される粒径を有する無機材料粉末を単に焼結しても、無機材料粉末が凝集する等によって、平均孔径が大きくなったり、孔径のばらつきが大きくなるおそれがある。このような場合に、無機材料粒子２４の多孔質集合体（未焼結圧粉体）２５をハニカム基材２３の貫通孔２２内に充填することによって、無機材料粒子２４間の微小な空孔を維持しつつ、多孔質集合体２５の強度を高めることができる。逆に、空孔２７の平均孔径を大きくしたいときにおいても、多孔質焼結体の強度が低下しやすくなるが、そのような場合でもハニカム基材２３で強度を高めることができる。

さらに、無機材料粒子２４の多孔質集合体２５をハニカム基材２３の貫通孔２２内に充填させた複合部材２１は、多孔質集合体２５の強度を向上させるだけでなく、多孔質集合体２５による透過速度や分離速度等の向上にも寄与する。その理由は明らかではないが、隔壁２６と無機材料粒子２４の多孔質集合体２５との界面で速度が向上すること等が考えられる。これらによって、多孔質集合体２５とハニカム基材２３とを備える複合部材２１をガス分離体５として用いることによって、ガス分離装置１のガス分離性能を向上させることができる。

実施形態のガス分離体５において、無機材料粒子２４間に存在させる空孔２７の平均孔径は１ｎｍ〜５μｍの範囲であることが好ましい。空孔２７の平均孔径を１ｎｍ〜５μｍの範囲とすることによって、分離対象ガスの通り道である空孔２７内に分離対象ガスの液化物を保持しやすくなり、ガス分離体５にウエットシールが形成されやすくなると同時に、分離対象ガスの適度な透過流量を確保することができる。空孔２７の平均孔径が５μｍを超えると、ウエットシール性が低下したり、また分離室２内からの分離対象ガスの吸収と減圧室３への分離対象ガスの放出のバランスが低下し、ガス分離性能が低下しやすくなる。空孔２７の平均孔径が１ｎｍ未満であると、水蒸気や有機溶剤系ガス等の分離対象ガスの透過流量が低下しやすくなる。空孔２７の平均孔径は１０ｎｍ〜１μｍの範囲であることがより好ましい。

多孔質集合体２５の体積気孔率（多孔質集合体２５内の空孔２７の体積率）は２０〜７０％の範囲であることが好ましい。多孔質集合体２５の体積気孔率が２０％未満であると、空孔２７を通過できる分離対象ガスの量が減少するため、分離室２内からの分離対象ガスの吸収量及び減圧室３への分離対象ガスの放出量が不十分になるおそれがある。多孔質集合体２５の体積気孔率が７０％を超えると、多孔質集合体２５の強度が低下して、ガス分離装置１の連続運転を妨げたり、またガス分離体５のウエットシール性が低下するおそれがある。多孔質集合体２５の体積気孔率は３０〜６０％の範囲であることがより好ましい。なお、多孔質集合体２５の体積気孔率や空孔２７の形状（平均孔径等）は、水銀圧入法により測定した値を示すものである。

ガス分離体５を構成する複合部材２１の多孔質集合体２５においては、上述した無機材料粒子２４の平均一次粒子径、無機材料粒子２４の成形条件、空孔２７の平均孔径、体積気孔率等に基づいて、第１の面２１ａから第２の面２１ｂへの空気透過率が１×１０^−１４〜１×１０^−１１ｍ^２の範囲に調整されている。これらによって、分離対象ガスの実用的な分離率α、例えば３〜１００程度の分離率αを維持しつつ、分離対象ガスの透過流量を向上させることができる。多孔質集合体２５の空気透過率が１×１０^−１４ｍ^２未満であると、分離対象ガスの透過流量が減少する。空気透過率が１×１０^−１１ｍ^２を超えると、ウエットシール性が低下して分離対象ガスの分離率αが低下しやすくなる。多孔質集合体２５の空気透過率は１×１０^−１４〜１×１０^−１３ｍ^２の範囲であることが好ましい。このような分離対象ガスの分離率αと透過流量とを両立させたガス分離体５を用いることによって、再生処理を伴わない連続的なガス分離性能を高めることできる。従って、実用的でかつ効率的なガス分離装置１を提供することが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、第１の実施形態によるガス分離装置１を除湿装置として用いた構成例について、図７及び図８を参照して説明する。図７において、Ｒは除湿の対象空間Ｒｘを構成する部屋を示しており、部屋Ｒは吸気口Ｒａを有している。除湿装置１は、除湿対象の空間Ｒｘの空気から水蒸気（水分）を除去するために、部屋Ｒに設けられている。図７に示す除湿装置１は、減圧室３（第２の空間Ｓ２）に外部の空気を取り込む配管１５が接続された構造を有している。除湿装置１では、減圧室３内に外部の空気を取り込みながら減圧室３内が減圧される。配管１５は弁１６を有している。配管１５は省いてもよい。

空間Ｒｘ内の空気は、基本的に水蒸気（水分）と乾燥空気とにより構成されている。除湿装置１の分離室（除湿室）２内には、送風機６を稼働させることにより配管１２、１０を介して空間Ｒｘ内の空気が送られる。分離室２内で除湿された空気は、配管１３を介して空間Ｒｘに返送される。ガス分離体５を用いた除湿動作（ガス分離動作）は、第１の実施形態で詳述した通りである。すなわち、ウエットシールが形成されたガス分離体５を介して、分離室２から減圧室３に水分が透過する。このような分離室２内の空気中の水分のガス分離体５による吸収とガス分離体５内の水分の減圧室３への放出とが連続して起こるため、再生処理を伴わない連続除湿による除湿速度等の除湿性能を高めることできる。従って、実用的でかつ効率的な除湿装置１を提供することが可能となる。

実施形態の除湿装置１の適用構造は、図７に示す構造に限定されるものではない。実施形態の除湿装置１は、種々に変形することができる。図７では第１の空間Ｓ１を除湿装置１の分離室２に設定したが、第１の空間Ｓ１はこれに限定されるものではない。図８に示すように、第１の空間Ｓ１は除湿の対象空間Ｒｘそのものであってもよい。すなわち、第２の空間Ｓ２となる減圧室３を、第１の空間Ｓ１となる対象空間Ｒｘとガス分離体５を介して配置してもよい。この場合、減圧室３を減圧することによって、除湿の対象空間Ｒｘ（第１の空間Ｓ１）の空気から水蒸気（水分）が直接除去される。第１の空間Ｓ１及び第２の空間Ｓ２の設定は、種々に変更することができる。

除湿速度Ｖは、以下のようにして測定された値を示す。まず、湿度と温度を一定に保持された恒温恒湿槽の中に、直径１０ｍｍの穴の開いた１リットル容器により空間Ｒｘを設ける。このような構造において、図１に示した除湿装置（ガス分離装置）により第１の空間に対する第２の空間の圧力を−８０ｋＰａに設定して除湿を行い、特定の相対湿度からそれより１０％低い相対湿度まで除湿したときの時間を水蒸気分離体（ガス分離体）の面積換算した値とする。測定温度は４０℃、水蒸気分離体の実行面積は直径１０ｍｍとする。例えば、相対湿度が７０％から６０％まで低下したときの時間が１時間であれば、除湿速度Ｖは１０％／ｈとなる。

次に、実施例とその評価結果について述べる。

（実施例１）
まず、アルミナ焼結体製のディスク状ハニカム基材を用意した。このハニカム基材の貫通孔内に、平均粒子径が３μｍのＬＴＡ型ゼオライト粒子を充填し、１ｔ／ｃｍ^２の圧力で圧縮することによって、厚み２ｍｍの複合部材を作製した。ゼオライト粒子は圧粉体（多孔質集合体）を形成している。ゼオライト粒子の圧粉体の空孔形状等を水銀圧入法により測定したところ、空孔の平均孔径は４００ｎｍ、体積気孔率は３２％であった。複合部材の空気透過率Ｋは３×１０^−１４ｍ^２であった。この複合部材をガス分離体として用いた場合の水蒸気分離率α及び水蒸気透過速度Ｖを測定したところ、除湿側への供給空気の温度が４０℃、飽和蒸気の条件において、水蒸気分離率α＝３、水蒸気透過速度Ｖ＝３３０ｇ／ｈ／ｍ^２であった。また、複合部材からなるガス分離体を用いて、１リットルの容器中の除湿を行った。容器内を減圧し、分離体を通して１時間除湿したところ、相対湿度７０％であった除湿前の湿度が６０％まで低減され、除湿速度は１０％／ｈであった。さらに、除湿試験を数回繰り返し行ったところ、いずれも同様な結果が得られた。

（実施例２）
平均粒子径が３μｍのＬＴＡ型ゼオライト粒子と、このＬＴＡ型ゼオライト粒子をビーズミルで粉砕して平均粒子径を３００ｎｍに調整した小径粒子とを用意した。平均粒子径が３μｍのＬＴＡ型ゼオライト粒子と平均粒子径が３００ｎｍのＬＴＡ型ゼオライト粒子（小径粒子）とを、体積比で１００：７の割合となるように混合した。この混合粉をアルミナ焼結体製のディスク状ハニカム基材の貫通孔内に充填し、１ｔ／ｃｍ^２の圧力で圧縮することによって、厚み２ｍｍの複合部材を作製した。このようにして得た複合部材の空気透過率Ｋ、水蒸気分離率α、及び水蒸気透過速度Ｖを実施例１と同様にして測定したところ、空気透過率Ｋ＝７×１０^−１４ｍ^２、水蒸気分離率α＝６、水蒸気透過速度Ｖ＝５４０ｇ／ｈ／ｍ^２であった。この複合部材を水蒸気分離体として用いて、実施例１と同様に除湿試験を行ったところ、除湿速度は１２％／ｈであった。さらに、除湿試験を数回繰り返し行ったところ、いずれも同様な結果が得られた。

（実施例３）
水熱合成で作製したＬＴＡ型ゼオライトを取り出し、これをアルミナ焼結体製のディスク状ハニカム基材の貫通孔内に充填して成型し、９０℃で水熱合成処理して洗浄した。このようにして得た複合部材の空気透過率Ｋ、水蒸気分離率α、及び水蒸気透過速度Ｖを実施例１と同様にして測定したところ、空気透過率Ｋ＝２×１０^−１４ｍ^２、水蒸気分離率α＝１０、水蒸気透過速度Ｖ＝３００ｇ／ｈ／ｍ^２であった。この複合部材を水蒸気分離体として用いて、実施例１と同様に除湿試験を行ったところ、除湿速度は８％／ｈであった。さらに、除湿試験を数回繰り返し行ったところ、いずれも同様な結果が得られた。

（実施例４）
実施例１で作製した複合部材をオートクレーブ中で水蒸気と反応させてガス分離体とした。このようにして得たガス分離体の空気透過率Ｋ、水蒸気分離率α、及び水蒸気透過速度Ｖを実施例１と同様にして測定したところ、空気透過率Ｋ＝１．５×１０^−１４ｍ^２、水蒸気分離率α＝１５、水蒸気透過速度Ｖ＝２８０ｇ／ｈ／ｍ^２であった。この水蒸気分離体を用いて、実施例１と同様に除湿試験を行ったところ、除湿速度は８％／ｈであった。さらに、除湿試験を数回繰り返し行ったところ、いずれも同様な結果が得られた。

（実施例５）
まず、ポリイミド樹脂製のディスク状ハニカム基材を用意した。このハニカム基材の貫通孔内に、平均粒子径が３μｍのＬＴＡ型ゼオライト粒子を充填し、１ｔ／ｃｍ^２の圧力で圧縮することによって、厚み２ｍｍの複合部材を作製した。このようにして得た複合部材の空気透過率Ｋ、水蒸気分離率α、及び水蒸気透過速度Ｖを実施例１と同様にして測定したところ、空気透過率Ｋ＝３×１０^−１４ｍ^２、水蒸気分離率α＝３、水蒸気透過速度Ｖ＝３００ｇ／ｈ／ｍ^２であった。この複合部材を水蒸気分離体として用いて、実施例１と同様に除湿試験を行ったところ、除湿速度は９％／ｈであった。さらに、除湿試験を数回繰り返し行ったところ、いずれも同様な結果が得られた。

（実施例６）
まず、金属アルミニウム製のディスク状ハニカム基材を用意した。このハニカム基材の貫通孔内に、平均粒子径が３μｍのＬＴＡ型ゼオライト粒子を充填し、１ｔ／ｃｍ^２の圧力で圧縮することによって、厚み２ｍｍの複合部材を作製した。このようにして得た複合部材の空気透過率Ｋ、水蒸気分離率α、及び水蒸気透過速度Ｖを実施例１と同様にして測定したところ、空気透過率Ｋ＝３×１０^−１４ｍ^２、水蒸気分離率α＝３、水蒸気透過速度Ｖ＝３６０ｇ／ｈ／ｍ^２であった。この複合部材を水蒸気分離体として用いて、実施例１と同様に除湿試験を行ったところ、除湿速度は１１％／ｈであった。さらに、除湿試験を数回繰り返し行ったところ、いずれも同様な結果が得られた。

（実施例７）
金属アルミニウム製のディスク状ハニカム基材の隔壁に、隣接する貫通孔間を繋ぐ孔が複数形成されているハニカム基材を用いることを以外は、実施例６と同様にして複合部材を作製した。このようにして得た複合部材の特性や除湿速度等を測定したところ、実施例６と同様な結果が得られた。

（実施例８）
金属アルミニウム製のディスク状ハニカム基材の隔壁に凹凸が複数形成されたハニカム基材を用いることを以外は、実施例６と同様にして複合部材を作製した。このようにして得た複合部材の特性や除湿速度等を測定したところ、実施例６と同様な結果が得られた。

（実施例９）
金属アルミニウム製のディスク状ハニカム基材の隔壁に厚さ方向に溝が複数形成されたハニカム基材を用いることを以外は、実施例６と同様にして複合部材を作製した。このようにして得た複合部材の特性や除湿速度等を測定したところ、実施例６と同様な結果が得られた。

（実施例１０）
実施例６〜９で作製した複合部材を１ｍの高さから落下させる試験を行った。目視により破損が確認された落下回数は、実施例６〜９の各複合部材において、それぞれ２回、４回、３回、３回であった。

（比較例１）
平均粒子径が３μｍのＬＴＡ型ゼオライト粒子を金型内に充填し、１ｔ／ｃｍ^２の圧力で圧縮成形することによって、厚さ２ｍｍの圧粉体を作製した。この圧粉体の空気透過率Ｋ、水蒸気分離率α、及び水蒸気透過速度Ｖを実施例１と同様にして測定したところ、空気透過率Ｋ＝３×１０^−１４ｍ^２、水蒸気分離率α＝３、水蒸気透過速度Ｖ＝３００ｇ／ｈ／ｍ^２であった。この複合部材を水蒸気分離体として用いて、実施例１と同様に除湿試験を行ったところ、除湿速度は９％／ｈであった。さらに、除湿試験を数回繰り返し行ったところ、圧粉体が崩壊して使用できなくなった。

（比較例２）
平均粒子径が３μｍのＬＴＡ型ゼオライト粒子と、このＬＴＡ型ゼオライト粒子をビーズミルで粉砕して平均粒子径を３００ｎｍに調整した小径粒子とを用意した。平均粒子径が３μｍの４Ａゼオライト粒子と平均粒子径が３００ｎｍの４Ａゼオライト粒子（小径粒子）とを、体積比で１００：７の割合となるように混合した。この混合粉を金型内に充填し、１ｔ／ｃｍ^２の圧力で圧縮成形することによって、厚さ２ｍｍの圧粉体を作製した。この圧粉体の空気透過率Ｋ、水蒸気分離率α、及び水蒸気透過速度Ｖを実施例１と同様にして測定したところ、空気透過率Ｋ＝５×１０^−１４ｍ^２、水蒸気分離率α＝６、水蒸気透過速度Ｖ＝５００ｇ／ｈ／ｍ^２であった。この複合部材を水蒸気分離体として用いて、実施例１と同様に除湿試験を行ったところ、除湿速度は５％／ｈであった。さらに、除湿試験を数回繰り返し行ったところ、圧粉体が崩壊して使用できなくなった。

（比較例３）
アルミナ基材の表面にＬＴＡ型ゼオライトを擦りつけ、これを水熱合成用の溶液（９０℃）に１時間浸漬して反応させることで、アルミナ基材の表面に厚さ５μｍのＬＴＡ型ゼオライト膜を形成した。得られたゼオライト膜の水蒸気分離率α及び水蒸気透過速度Ｖを実施例１と同様にして測定したところ、水蒸気分離率α＞１００、水蒸気透過速度Ｖ＝１００ｇ／ｈ／ｍ^２であったが、測定中に基材ごと破損して長時間水を分離することができなかった。この時の空気透過率は１×１０^−１５ｍ^２であった。

（比較例４）
平均粒子径が０．４μｍのアルミナ粒子に、濃度５％のポリビニルブチラール（ＰＶＢ）のアセトン溶液を添加し、造粒した後に、金型に充填して１ｔ／ｃｍ^２の圧力で成型し、さらに１０００℃で焼結することで、厚み２ｍｍのアルミナ多孔質焼結体を作製した。この多孔質焼結体の空気透過率Ｋ、水蒸気分離率α、及び水蒸気透過速度Ｖを実施例１と同様にして測定したところ、空気透過率Ｋ＝１×１０^−１２ｍ^２、水蒸気分離率α＝１、水蒸気透過速度Ｖ＝４０００ｇ／ｈ／ｍ^２であった。この複合部材を水蒸気分離体として用いて、実施例１と同様に除湿試験を行ったところ、除湿することができなかった。

（比較例５）
比較例１〜２で作製した圧粉体を１ｍの高さから落下させる試験を行った。目視により破損が確認された落下回数は、比較例１〜２の各圧粉体において、それぞれ１回、１回であった。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…ガス分離装置、２…除湿室、３…減圧室、４…接続路、５…ガス分離体、６…送風機、７…減圧ポンプ、２１…複合部材、２２…貫通孔、２３…ハニカム基材、２４…無機材料粒子、２５…多孔質集合体、２６…隔壁、２７…空孔、Ｓ１…第１の空間、Ｓ２…第２の空間。

Claims (12)

1. 第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間に設けられた隔壁を隔てて並設された複数の貫通孔とを有するハニカム基材と、
   前記複数の貫通孔内に充填され、前記第１の面側に位置する第３の面と、前記第２の面側に位置する第４の面とを有する無機材料粒子の多孔質集合体とを具備し、
   前記多孔質集合体は、前記無機材料粒子間において前記第３の面から前記第４の面に通じる空孔を備え、前記多孔質集合体の前記第３の面から前記第４の面への空気透過率が１×１０^−１４ｍ^２以上１×１０^−１１ｍ^２以下である、複合部材。
2. 第１の空間と第２の空間との間に配置され、前記第２の空間内の分離対象ガスの分圧を前記第１の空間内の前記分離対象ガスの分圧より低くすることにより、前記第１の空間内に存在する前記分離対象ガスを前記第２の空間に透過させるガス分離体であって、
   第１の面と、前記第１の面と対向する第２の面と、前記第１の面と前記第２の面との間に設けられた隔壁を隔てて並設された複数の貫通孔とを有するハニカム基材と、前記複数の貫通孔内に充填され、前記第１の面側に位置する第３の面と、前記第２の面側に位置する第４の面とを有する無機材料粒子の多孔質集合体とを具備し、
   前記多孔質集合体は、前記無機材料粒子間において前記第３の面から前記第４の面に通じる空孔を備え、前記多孔質集合体の前記第３の面から前記第４の面への空気透過率が１×１０^−１４ｍ^２以上１×１０^−１１ｍ^２以下である、ガス分離体。
3. 前記第１の面から前記第２の面までの厚みが０．１ｍｍ以上３０ｍｍ以下である、請求項２に記載のガス分離体。
4. 前記多孔質集合体内に存在する前記空孔の平均孔径が１ｎｍ以上５μｍ以下である、請求項２又は請求項３に記載のガス分離体。
5. 前記多孔質集合体の体積気孔率が２０％以上７０％以下である、請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載のガス分離体。
6. 前記多孔質集合体は、前記無機材料粒子の未焼結圧粉体、前記未焼結圧粉体の熱処理体、又は前記無機材料粒子の焼結体である、請求項２ないし請求項５のいずれか１項に記載のガス分離体。
7. 前記多孔質集合体は、前記空孔内に保持された前記分離対象ガスの液化物を備える、請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載のガス分離体。
8. 前記分離対象ガスは水蒸気であり、前記多孔質集合体は親水性を有する前記無機材料粒子の集合体であり、
   前記多孔質集合体は、前記空孔内に保持された水を備える、請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載のガス分離体。
9. 前記無機材料粒子は、アルミニウム、ケイ素、チタン、ジルコニウム、亜鉛、マグネシウム、及び鉄から選ばれる少なくとも１つの第１元素の酸化物、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる少なくとも１つを含むアルミノケイ酸塩、マグネシウム、カルシウム、及びストロンチウムから選ばれる少なくとも１つの第２元素の炭酸塩、前記第２元素のリン酸塩、並びにマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、及びアルミニウムから選ばれる少なくとも１つの第３元素のチタン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも１つを含む、請求項２ないし請求項８のいずれか１項に記載のガス分離体。
10. 第１の空間と、
    前記第１の空間に通じる第２の空間と、
    前記第１及び第３の面を前記第１の空間に露出させ、かつ前記第２及び第４の面を前記第２の空間に露出させつつ、前記第１の空間と前記第２の空間との間を仕切るように設けられた、請求項２ないし請求項９のいずれか１項に記載のガス分離体と、
    前記第２の空間の前記分離対象ガスの分圧が前記第１の空間の前記分離対象ガスの分圧より低くなるように、前記第２の空間の前記分離対象ガスの分圧を調整するガス圧調整部とを具備し、
    前記第１の空間に存在する前記分離対象ガスを、前記ガス分離体を介して前記第２の空間に透過させる、ガス分離装置。
11. 前記ガス圧調整部は、前記第２の空間の圧力を前記第１の空間の圧力より減圧する圧力調整機構を備える、請求項１０に記載のガス分離装置。
12. 前記分離対象ガスは水蒸気であり、前記第１の空間に存在する前記水蒸気を、前記ガス分離体を介して前記第２の空間に透過させる、請求項１０又は請求項１１に記載のガス分離装置。

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