JP2018516168A - 流動媒体を分離するための一体成形カラム構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】流動媒体を分離するための一体成形カラム構造体の提供。【解決手段】本発明は、タンジェンシャルフローによって被処理流動媒体を濾過液と保持液とに分子及び／又は粒子分離するための分離エレメントに関する。該エレメントは、同じ材料で作製された少なくとも２本の硬質多孔質カラム（３）の構造体（２）を有している。上記少なくとも２本の硬質多孔質カラム（３）は並置されて、それらの外壁の外側に濾過液を回収するための容積（４）を画定している。各カラム（３）は、内部に、流動媒体を流通させるための開放構造体（５）を少なくとも１つ有し、該開放構造体は、多孔質カラムの一端で被処理流動媒体の入口として、他端で保持液の出口として開放されている。本発明によれば、上記エレメントは、接合させたり外部から供給したりせずに、全体が均一で連続している一体成形物として形成された一体成形硬質構造体（２）である。【選択図】図１

Description

本発明は、被処理流動媒体を濾過液と保持液とに分離するためのタンジェンシャルフロー分離エレメント（一般的に濾過膜と呼ばれる）の技術分野に関する。

膜を使用した分離法は多くの分野で用いられている。具体的には、環境分野では飲料水の製造や工場排水の処理に用いられており、化学、石油化学、製薬及び農業食品産業やバイオテクノロジー分野においても用いられている。

膜は選択的バリアを構成し、移送力の影響下で被処理媒体中の特定の成分を透過させたり遮断したりできる。成分が透過するか遮断されるかは、膜の孔径に対するそれらの大きさ次第であり、この場合、膜はフィルターとして機能する。このような技術は、孔径に応じて「精密濾過」、「限外濾過」又は「ナノ濾過」と呼ばれる。

様々な性質、構造及び組織を有する膜が存在し、例えば、セラミック膜が挙げられる。膜は、一般的に、膜に機械的強度を付与すると共に形状を与えて膜の濾過面を決定する多孔質基材で構成される。このような基材上に、「分離層」、「濾過層」又は「活性層」と呼ばれる分離を確保する厚さ数マイクロメートルの層が１層以上堆積される。分離の際、濾過された流体は分離層を通って移動した後、基材の多孔質組織で広がって、多孔質基材の外壁へと向かう。被処理流体のうち、このように分離層及び多孔質基材を透過した部分（「透過液」又は「濾過液」と呼ばれる）は、膜を支持するためのケーシング及びプレートにより画定された膜を取り囲む回収チャンバ又は周辺空間で回収される。残りの部分（「保持液」と呼ばれる）は、通常、循環ループによって膜の上流側の被処理流体中に再注入される。

従来の基材は、まず所望の形状に従って押出成形した後、得られるセラミックが所望の開放型相互接続多孔質組織を保持しつつも必要な強度を確保するのに充分な温度及び時間で焼結される。この方法では必然的に直線状流路が１本以上形成されることとなり、その後、流路内に分離層を堆積させて焼結する。従来、基材の形状は管状であり、基材の中心軸と平行に配置された直線状流路を１本以上有する。

このような膜は、通常、例えば特許文献１に記載されているように、ケーシング内で使用されて濾過モジュールを形成する。したがって、濾過モジュールは、通常は円筒状である金属製シェルで構成されており、その端部は、濾過エレメントの端部を受けるための穴が形成された支持プレートと嵌合している。つまり、濾過モジュールを形成する際には、濾過エレメントは互いに平行にケーシング内に配置される。濾過エレメントは、それぞれの各端部が封止ガスケットによって封止されるように支持プレートに取り付けられる。

「ケーシング」とは、より正確には、各端部がプレートと嵌合している略円筒状の金属シェルであるジャケットで形成された組立品を意味する。上記プレートは、より正確には「頭部」プレートと呼ばれ、濾過エレメントの端部を受け、ジャケット内に平行に配置させるための穴が形成されている。

濾過エレメントと頭部プレートとの封止は、単一ガスケット又は複数の個別ガスケットを用いて行われる。実際、従来の産業モジュールには２種類のガスケット、すなわち単一ガスケット及び個別ガスケットが含まれる。

単一ガスケットは、分離エレメントと同じ数の通路により穴が空いている単一部材によって、ケーシング内の全ての分離エレメントを封止するものである。分離エレメントはケーシング内に平行に配置されており、その位置は、濾過エレメントと同じ数の通路を有する頭部プレートによって決定される。濾過エレメントは、ガスケットの厚さと同じ程度の長さだけ、頭部プレートから少し突出している。ガスケットの上部には、ガスケットを圧縮するための裏張り板がクランプナットにより配置される。裏張り板は、頭部プレートの軸と一致する軸の通路を有する。これらの通路は直径が濾過エレメントの外径よりわずかに小さい。このガスケットの設計に関わる主要パラメータは、ガスケット内部を貫く濾過エレメントの一部により画定されるガスケットの厚さと、裏張り板をクランプした際のガスケットの押し付けに関わるショア硬度として定義されるガスケットの硬度である。硬度及び厚さを組み合わせることで、封止に影響する押し付け量を定義できる。

個別ガスケットは、各濾過エレメントの周囲に配置される。個別ガスケットは、濾過エレメントの端部を囲むスカートを構成する。スカートの外部は円筒柱状であっても円錐状であってもよい。スカートは、濾過エレメントの端部を覆う上部によって延在している。この部分は濾過エレメントの端部の周辺に配置されており、その内径は流路を妨害しないように決定される。上述の通り、ケーシングは、濾過エレメントと同じ数の通路を有する頭部プレートを有する。通路の形状及び寸法は、ガスケットの（円筒状又は円錐状）スカートを受けるように、従って、濾過エレメントと頭部プレートの金属との接触が起こらないように決定される。ガスケットの上部は、裏張り板に形成された座ぐり穴に受けられ、該座ぐり穴の深さはガスケットの上部よりも小さい。このような個別ガスケットの形成に関わる３つの主要パラメータは、スカートの形状、上部の高さ及びガスケットのショア硬度である。これら３つのパラメータを組み合わせることで、第一に、封止に影響する押し付け量を定義でき、第二に、頭部プレートを通過する濾過エレメント部分の保護度を定義できる。

ガスケットの種類が単一であっても個別であっても、ガスケットはプラスチック製造工程により作製されるが、該工程は高価な射出成形金型の製造を必要とし、その償却がガスケットのコストに著しく関わる。

分離エレメントの内容積はその外形寸法により規定及び制限されること、及び、濾過面の面積は流路数に比例することから、濾過膜の濾過面の面積は頭打ちになり、その結果、流量の点で性能が制限されていることが分かっている。

歴史的に年代順では、単流路型円筒管状分離エレメントが最初に市場に登場し、その後に多流路型管状分離エレメントが登場した。

濾過面の総面積が増大することに加えて、多流路型分離エレメントの利点の１つとして、分離エレメントに脆弱性のリスクを伴うことなく、水力直径が小さい流路を得られることが挙げられるが、初期の多流路型分離エレメントの流路は、もっぱら円形の横断面であった。

その後の世代は、より良好に管の内容積を占有し、濾過面積を増大させて、結果として、ケーシング内の緻密度（平方メートル／立方メートル（ｍ^２／ｍ^３）で表される）を高め、且つ、乱流が起こる可能性を増大させるために、円形流路を断念した。ｍ^２／ｍ^３で表されるこのような緻密度は、濾過エレメントの総濾過面積を、それらが設置されたケーシングの内容積で割った割合に相当する。

所定の内径を有するケーシング及び所定の濾過面積を有する分離エレメントに関して、単流路及び多流路分離エレメントが設置されたケーシングの緻密度は各分離エレメント間の距離Ｄによって制限され、この距離は、使用するガスケットの厚さ及び頭部プレートの機械的強度要件に依存することが知られている。

さらに、ガスケットの種類、すなわち単一か個別かに関わらず、濾過エレメントの外部を覆い且つ金属と濾過エレメントとの間を封止するスカートは、単一ガスケットの場合は共通プレートによって、個別ガスケットの場合は個別プレートによって延在している。このスカートの厚さ及び２つの通路間のウェブの厚さによって、ケーシング内の濾過エレメント数に直接影響する上記距離Ｄが定義される。このウェブは、例えば内圧１０バールに耐えられるような機械的強度を有するケーシングが得られるように規定される。

以下の表に、例として３つの産業ケーシングについて分離エレメント数及び個別ガスケット数を示す。

また、特許文献２には、一端が入口プレート、他端が出口プレートで支持されている一連の多孔質カラムを有する分離モジュールが開示されている。該多孔質カラムは、焼結などによって入口及び出口プレートに固定されている。このようなモジュールが有する欠点の一つは、多孔質カラムの外径及び厚さが非常に小さい値である場合にこのような組立品を作製するのが困難なことである。具体的には、セラミックの脆さとカラムの小さい寸法とが合わさると、非常に壊れやすくなり、産業的に言えば、そのようなカラムを多数有する分離モジュールを作製する際に相当な制限が生じてしまう。このように外径と厚さとが小さい条件下では、カラム間の距離が非常に小さい値である場合、該距離を制御するのが困難であるという欠点も見られる。例えば、カラムが一つでも壊れたら分離モジュールは使い物にならないが、そのようにただ一つのカラムも壊すことなく、水力直径Ｄｈが１．６ミリメートル（ｍｍ）、厚さが０．９ｍｍ、カラム間距離が０．５ｍｍである多孔質カラムを数百個有する分離モジュールを作製しようとすることは不可能である。

解決策の一つとしては、数を数十個に限定して組立品を作製することが挙げられるが、今度は、得られたミニモジュールを互いに組み立てて同等の濾過面積を有する分離モジュールを得る必要がある。残念ながら、このようなミニモジュールを互いに組み立てると、ミニモジュール間の空間のせいで容積が大きく失われて、組立品の緻密度が損なわれてしまう。

仏国特許第２７８６１０９号明細書 米国特許出願公開第２００４／００７６８７４号明細書

本発明は、従来技術の欠点を改善するために、タンジェンシャル濾過によって流動媒体を分子及び／又は粒子分離するための新規な一体成形分離エレメントを提供する。該新規エレメントは、濾過面積をケーシングの総内容積で割った割合（ｍ^２／ｍ^３で表される）である緻密度が向上するように設計されている。また、該新規エレメントは、必要なガスケット数が低減し、且つ、頭部プレートが必要でなくなるため、モジュールを単純化できる。

本発明に係るこのような一体成形エレメントによれば、所定の水力直径のケーシングの緻密度（ｍ^２／ｍ^３で表される）が、従来技術並びに単流路及び多流路分離エレメントを用いたものと比較して、少なくとも１．２倍、好ましくは１．５倍より大きく増加する。

このような緻密度を得るために、本発明は、被処理流動媒体を濾過液と保持液とに分子及び／又は粒子分離するための一体成形分離エレメントを提供する。該エレメントは、同じ材料で作製された少なくとも２本の硬質多孔質カラムの構造体を有し、上記少なくとも２本の硬質多孔質カラムは並置されて、それらの外壁の外側に濾過液を回収するための容積を画定しており、各カラムは、内部に、流動媒体を流通させるための開放構造体を少なくとも１つ有し、該開放構造体は、多孔質カラムの一端で被処理流動媒体の入口として、他端で保持液の出口として開放されており、上記多孔質カラムは、それらの端部で入口プレート及び出口プレートによって互いに固定されており、該プレートは、多孔質カラムに嵌合されて共に上記一体成形構造体を形成するはめ込み式のものではないことを特徴とする。

したがって、本発明の主題は、多孔質カラム間の距離と多孔質カラム材料の厚さを最適化することによって、本発明に係る一体成形分離エレメントを用いた分離モジュールを提供することであるため、従来技術の単流路及び多流路分離エレメントと比較して、所定の水力直径の緻密度（ｍ^２／ｍ^３で表される）を高めることができる。

また、本発明の一体成形分離エレメントは、以下に示す他の特徴を１つ及び／又は複数併用する。
・上記硬質多孔質カラムは、外形がその長さ方向に沿って一定である又は変化する。
・上記硬質多孔質カラムは、横断面寸法がその長さ方向に沿って一定である又は変化する。
・上記プレートは、上記プレートと上記多孔質カラムとの間で材料及び多孔質組織の同一性及び連続性を有するように、上記カラムと同じ材料で作製されている。
・各プレートは、被処理流動媒体又は保持液と接触する封止された外面を有する。
・上記プレートは、円形の横断面を有する。
・上記プレートは、非円形の横断面を有する。
・上記多孔質カラムは、上記プレート及び上記カラムと同じ材料で作製された少なくとも１つの連結ブリッジで互いに固定されている。
・上記多孔質カラムはそれぞれ、形状が異なっている又は同じである。
・上記多孔質カラムはそれぞれ、同じ又は異なる横断面寸法を有する。
・上記多孔質カラムは円筒状である。
・上記多孔質カラムはらせん状である。
・上記多孔質カラムは互いに絡み合っている。
・上記多孔質カラムは、内部に、流動媒体を流通させるための開放構造体を有し、これらの構造体は、全ての多孔質カラムで同一であるか又は少なくとも１つの多孔質カラムで異なっている。
・各多孔質カラムは、その開放構造体として１本の流路を有する。
・上記多孔質カラムの流路は、各多孔質カラムについて、多孔質材料の厚さが０．２５ｍｍ〜５ｍｍの範囲の一定の厚さに規定され、多孔質カラム間の距離が０．１２５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲である。
・各多孔質カラムは、その開放構造体として複数の流路を有し、該流路は全て、多孔質カラムの外壁に面する周壁を有する。
・流動媒体用分離層が少なくとも１層、流動媒体と接触する開放構造体の表面に連続的に堆積している。
・上記多孔質カラム及び上記プレートは、有機材料で作製されている。
・上記多孔質カラム及び上記プレートは、酸化物、窒化物、炭化物及び他のセラミック材料並びにそれらの混合物から、特に、別のセラミック材料と混合されていてもよい酸化チタン、アルミナ、ジルコニア及びそれらの混合物、窒化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素並びに炭化ケイ素から選択されるセラミックで作製されている。
・上記多孔質カラム及び上記プレートは、非金属無機材料で作製されている。
・上記多孔質カラム及び上記プレートは、アルミニウム、亜鉛、銅若しくはチタン等の純金属、又は、上記金属のうちの複数種からなる合金、又は、ステンレス鋼で作製されている。

また、本発明は、被処理流動媒体を濾過液と保持液とに分子及び／又は粒子分離するための分離モジュールを提供する。該装置は、各プレートが封止ガスケットに取り付けられた本発明に係る一体成形エレメントを少なくとも１つ有するケーシングを有する。

本発明の主題の実施形態を示す添付の図面を参照した以下の記載によって他の各種特徴が明らかとなるが、上記図面は単なる例示に過ぎない。

本発明に係る分離エレメントの第一の実施形態を表す斜視図である。 図１に示す分離エレメントのＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す分離エレメントのＢ−Ｂ線断面図である。 多孔質カラムが互いに絡み合っている本発明に係る分離エレメントの他の実施形態を表す斜視図である。 図１に示すような本発明に係る分離エレメントをケーシング内に配置する原理を表す断面立面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 各多孔質カラムが７本の流路を有している本発明に係る分離エレメントの他の実施形態を表す斜視図である。 図４に示す分離エレメントのＡ−Ａ線断面図である。 図４に示す分離エレメントのＢ−Ｂ線断面図である。 図５Ａ〜５Ｃは、本発明に係る分離エレメントをＤＮ２００ケーシングに配置した際に得られる緻密度（縦座標、ｍ^２／ｍ^３）を、多孔質カラム間の距離ｄ（横座標、ｍｍ）に対して表したグラフであり、各カラムは、２つの厚さｅの値（ｅ＝０．８ｍｍ及びｅ＝１ｍｍ）について、水力直径Ｄｈがそれぞれ６ｍｍ、６ｍｍ、４．６ｍｍである単流路を有する。 図５Ｄ〜５Ｆは、本発明に係る分離エレメントをＤＮ２００ケーシングに配置した際に得られる緻密度（縦座標、ｍ^２／ｍ^３）を、多孔質カラム間の距離ｄ（横座標、ｍｍ）に対して表したグラフであり、各カラムは、２つの厚さｅの値（ｅ＝０．８ｍｍ及びｅ＝１ｍｍ）について、水力直径Ｄｈがそれぞれ３．５ｍｍ、２．３ｍｍ、１．６ｍｍである単流路を有する。 図６Ａ〜６Ｃは、本発明に係る分離エレメントをＤＮ２００ケーシングに配置した際に得られる緻密度（縦座標、ｍ^２／ｍ^３）を、単流路又は複数流路を備えた多孔質カラム間の距離ｄ（横座標、ｍｍ）に対して表し、水力直径が等しい従来技術の産業的構成を基準（水平線）として比較しており、水力直径はそれぞれ３．４７ｍｍ、２．３ｍｍ及び１．６ｍｍである。 図７Ａ〜７Ｂは、本発明に係る分離エレメントをＤＮ１００及びＤＮ３５０ケーシングに配置した際に得られる緻密度（縦座標、ｍ^２／ｍ^３）を、多孔質カラム間の距離ｄ（横座標、ｍｍ）に対して表しており、多孔質カラムは、１本、７本の流路を備え、それぞれ水力直径が６ｍｍ、６ｍｍである。 図７Ｃ〜７Ｄは、本発明に係る分離エレメントをＤＮ１００及びＤＮ３５０ケーシングに配置した際に得られる緻密度（縦座標、ｍ^２／ｍ^３）を、多孔質カラム間の距離ｄ（横座標、ｍｍ）に対して表しており、多孔質カラムは、２３本、２９本の流路を備え、それぞれ水力直径が３．５ｍｍ、２．５ｍｍである。 図７Ｅは、本発明に係る分離エレメントをＤＮ１００及びＤＮ３５０ケーシングに配置した際に得られる緻密度（縦座標、ｍ^２／ｍ^３）を、多孔質カラム間の距離ｄ（横座標、ｍｍ）に対して表しており、多孔質カラムは、９３本の流路を備え、水力直径が１．６ｍｍである。

予め、本発明において使用するいくつかの用語の定義を示す。

「平均孔径」とは、容積分布のｄ５０値であって、全細孔容積の５０％が、このｄ５０値より小さい孔径を有する細孔が占める容積と一致する値を意味する。容積分布は、細孔の容積頻度を孔径の関数として表す曲線（解析関数）である。ｄ５０値は、頻度曲線下の面積を二等分する中央値に相当し、平均孔径が４ナノメートル（ｎｍ）以上の場合は水銀圧入法により得られ、平均孔径が４ｎｍ未満の場合はＮ_２等のガス吸着法により得られる。これら２つの方法は、平均孔径を測定するために本発明において参考として用いられる。

具体的には
・水銀圧入法による測定方法には規格番号ＩＳＯ１５９０１−１：２００５、
・ガス吸着法による測定方法には規格番号ＩＳＯ１５９０１−２：２００６及びＩＳＯ１５９０１−３：２００７
に記載された方法を使用できる。

本発明は、タンジェンシャル濾過によって流動媒体を分子及び／又は粒子分離するための分離エレメント（一般的に濾過膜と呼ばれる）を提供する。通常、図に示すように、このような分離エレメント１はモノリシック又は一体成形硬質構造体２を有する。

本発明において、一体成形構造体は、接合させたり外部から供給したりせずに、全体が均一で連続している１つのもののみからなると規定される。すなわち、一体成形構造体の構成部分には、はめ込み式のものは存在しない。つまり、一体成形構造体を分離層を堆積させるのにそのまま使用できる又は１回の熱処理しか必要としないような単一の工程で一体成形構造体が製造される。

本発明によれば、一体成形構造体２は、同じ多孔質材料で作製された少なくとも２本（図１の例では３本）の硬質多孔質カラム３を有し、該カラムは互いに隣り合って配置されることで、それらの外壁の外側に位置する、濾過液を回収するための周辺空間４を画定している。各多孔質カラム３は、第一端３_１から、第一端の反対にある第二端３_２まで延在する略細長い形状の硬質多孔質基材を形成する。

各多孔質カラム３は、内部に、被処理流動媒体を流通させるための開放構造体５を少なくとも１つ有しており、該開放構造体は、多孔質カラムの第一端３_１で被処理流動媒体の入口として開放され、多孔質カラムの第二端３_２で保持液の出口として開放されている。本例示の場合は流路の形態である開放構造体５は、流動媒体を流通させるための空の空間、すなわち、多孔質カラム３の多孔質材料が存在しない領域に相当する。

各多孔質カラム３の開放構造体又は流路５を画定する部分は、開放構造体５内を流れる被処理流動媒体と接触することになる少なくとも１層の分離層Ｃで覆われた表面を有する。流動媒体の一部は分離層Ｃ及び多孔質カラム３の多孔質材料を透過し、その結果、この処理された流体（濾過液又は透過液という）は、各多孔質カラムの外壁３ａから流出する。濾過液は、任意の適切な手段によって多孔質構造体の周辺空間４で回収される。したがって、各多孔質カラム３は、開放構造体５とその外壁３ａとの間に厚さｅの周壁を有する。

本発明によれば、多孔質カラム３は、少なくともそれらの隣り合う第一端において入口プレート７によって、またそれらの隣り合う第二端において出口プレート８によって互いに固定されている。各プレート７及び８は、多孔質カラム３間を機械的に連結して組み合せており、入口プレート７が硬質多孔質カラム３間を第一端３_１において連結し、出口プレート８が硬質多孔質カラムを第二端３_２において連結している。本発明によれば、プレート７、８は、多孔質カラムに嵌合されて共に上記一体成形構造体を形成するはめ込み式のものではない。具体的には、得られる一体成形構造体２を被処理流動媒体用分離層Ｃを堆積させるのにそのまま使用できる又は１回の熱処理しか必要としないような単一の工程で多孔質カラム３及びプレート７、８が製造される。

各プレート７、８は、多孔質構造体の周辺空間４に面して接触している内面７_１、８_１と、被処理流動媒体に面して接触している外面７_２又は保持液に面して接触している外面８_２とをそれぞれ有している。所望の機械的強度に応じて変化する厚さを有する周囲７_３、８_３をそれぞれ有する入口及び出口プレート７、８は、以下の説明でより良く理解できるように、ケーシングに配置するのに適当な横断面を有する。図示した例では、プレート７、８は円形の横断面を有しているが、該プレートの横断面が異なったもの、すなわち非円形であってもよいことは明らかである。

また、本発明の一特徴によれば、多孔質カラム３は少なくとも１つの連結ブリッジ９によって互いに固定されており、該連結ブリッジ９によって、多孔質カラム３間に一定の間隔を確保しつつ、多孔質カラム３をまとめて強固にできる。したがって、多孔質カラム３は互いに距離ｄだけ離れている。これらの連結ブリッジ９は、任意の適当な形状で局所的に形成されており、プレート間に規則的に分布していることが好ましい。これらの連結ブリッジ９は、多孔質カラムと同じ材料で作製されている。

多孔質カラム３、入口及び出口プレート７及び８並びに連結ブリッジ９は共に一体成形構造体を形成している。従来の押出法では作製できないこのような一体成形構造体２は、例えば仏国特許第３００６６０６号明細書等に記載の積層造形法によって好適に形成できる。積層造形法において、得られる一体成形構造体２を層を堆積させるのにそのまま使用できる又は１回の熱処理しか必要としないような方法でプレート７、８及び多孔質カラム３を成形できる製造法であれば、プレート及びカラムははめ込み式のものではないと言えると考えられる。積層造形法において、一体成形構造体全体は、液体を噴射して微小液滴にしたり、エネルギーを供給したりして、相互に連結される基本層を重ね合わせることによって構築されるが、第一の方法を採用する場合、第一の固化熱処理が必須であり、第二の方法を採用する場合、エネルギーと材料とが相互に作用すれば、通常は充分に材料が焼結又は溶融／固化する。

熱処理は、特に圧電素子で生成された微小液滴を用いて液体を局所的に供給する場合に必須である。このような液滴は、静電界において荷電、配向し得る。液体はバインダー又はバインダーの活性化剤であり、前もってセラミック粉末に添加されている。

また、このような一体成形構造体２は、例えばキャスティング法でも作製できる。この場合、金型作製、キャスティング用懸濁液の調製、適切なキャスティング、乾燥、離型、及び、一体成形構造体に多孔性及び強度を与えるための熱処理の各工程が必要となる。

このような一体成形構造体２の場合、多孔質カラム３は、多孔質カラムの容積全体で連続した多孔質組織を有する。該多孔質組織は、水銀圧入ポロシメトリーで測定した細孔分布から推定される平均孔径によって特徴付けられる。

多孔質カラム３の多孔質組織は開口しており、相互接続した細孔のネットワークを形成しているため、濾過分離層で濾過された流体が多孔質構造体を透過し、その周辺空間４で回収することができる。通常は、多孔質構造体の水透過率を測定することにより、多孔質構造体の流体抵抗を規定できるが、同時に、多孔質組織が相互接続されていることを確認できる。具体的には、多孔質媒体において、非圧縮性粘性流体の定常流はダルシーの法則に従う。流体速度は、フランス規格番号ＮＦＸ４５−１０１（１９９６年１２月）等に準拠して測定できる「透過率」として知られる特徴的なパラメータによれば、圧力勾配に比例し、流体の動的粘度に反比例する。

通常、多孔質カラム３は非金属無機材料で作製される。多孔質カラム３は、酸化物、窒化物、炭化物及び他のセラミック材料並びにそれらの混合物から、特に、別のセラミック材料と混合されていてもよい酸化チタン、アルミナ、ジルコニア及びそれらの混合物、窒化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素並びに炭化ケイ素から選択されるセラミックで作製されることが好ましい。

なお、多孔質構造体は、有機材料又は純粋な金属である無機材料で作製することもできる。例えば、多孔質カラム３は、アルミニウム、亜鉛、銅若しくはチタン等の純金属又は上記金属の複数種からなる合金又はステンレス鋼で作製されていてもよい。

例えば、多孔質カラム３を構成する材料は、平均孔径が１マイクロメートル（μｍ）〜１００μｍの範囲であってもよい。

多孔質カラム３及びプレート７、８は同じ材料で作製されており、プレートと多孔質カラム３との間で材料及び多孔質組織の同一性及び連続性が存在する。多孔質カラム３及びプレート７、８を構成する材料の多孔度も同一である。

本発明の有利な実施形態の特徴によれば、各プレート７、８は、多孔質カラム３の全断面を覆う断面を有する中実プレートを形成するように中実エレメントとして形成される。したがって、プレート７、８は多孔質構造体の周辺空間４を閉鎖して濾過液を閉じ込める。各プレート７、８は、被処理流動媒体及び保持液とそれぞれ接触する外面７_２、８_２を有する。これらの外面７_２、８_２は、被処理流動媒体及び保持液がプレート内に浸入しないよう封止されている。プレート７、８の外面７_２、８_２は、任意の適当な方法で封止できる。例えば、プレート７、８の外面７_２、８_２は、材料に固有の密度と同じ又は極めて近い値にまで高密度化すること、又は、プレートの材料とは異なる材料を更に含浸又は堆積させることで封止できる。

したがって、図３及び３Ａでより正確に分かるように、本発明に係る分離エレメント１は、任意の公知な分離モジュール１１で使用される。従来の分離モジュール１１は、１本以上の分離エレメント１が配置された菅状のケーシング１２を有する。

このため、分離モジュール１１は、入口及び出口プレート７及び８がケーシング１２の端部に位置するように配置される。上記入口及び出口プレート７及び８は、封止ガスケット１４によって封止されるようにケーシング１２に取り付けられる。上記封止ガスケット１４は、任意の適当な方法で、ケーシングの端部に直接取り付けられるか、あるいはケーシングの端部に固定されたはめ込み式支持プレートに形成された穴に取り付けられる。したがって、多孔質カラム３はケーシング１２内に位置しており、該ケーシングは、プレート７、８及び封止ガスケット１４（場合によっては支持プレートを伴う）で封止されることとなる。したがって、ケーシング１２は、多孔質カラム３の外壁３ａ及びプレートの内面７_１、８_１と協働して、濾過液を回収するための周辺空間４を画定している。このようにしてケーシング１２内に閉じ込められた濾過液は、ケーシング１２に設けられた出口１５から任意の適当な手段により排出される。

図３及び３Ａに示した例では、分離装置１１は、所望の濾過面積を有するように選択された数の多孔質カラム３を有する分離エレメント１を１つ有する。当然ながら、分離装置１１は、本発明に係る分離エレメント１を複数有していてもよい。この場合、各分離エレメント１は、封止ガスケット１４を備えたプレート７、８を用いて封止されるようにケーシング１２に取り付けられる。

上記説明から分かる通り、流動媒体は、一体成形構造体２の入口プレート７及び出口プレート８を介して、図１の例では３本の流路を有する開放構造体５を形成する別々の開口を通って流入、流出する。

各流路５の壁を覆う分離濾過層Ｃは、被処理流動媒体を濾過する作用を有する。定義上、分離濾過層Ｃは、多孔質カラム２の平均孔径よりも小さな平均孔径を有する必要がある。分離層は、被処理流体と接触するタンジェンシャルフロー分離エレメントの表面を画定しており、その表面上を被処理流体が流れる。

従来技術におけるタンジェンシャルフロー分離エレメントの長さは、通常、１メートル（ｍ）〜１．５ｍの範囲である。タンジェンシャルフロー分離エレメントの断面積は、通常、０．８平方センチメートル（ｃｍ^２）〜１４ｃｍ^２の範囲である。

本発明において、一体成形カラム構造分離エレメントの長さは、数センチメートル〜数メートルであり、好ましくは５ｃｍ〜５ｍの範囲である。

一体成形カラム構造分離エレメントの断面は、カラム数及びカラム間の距離によって異なり、数センチメートル〜数メートルの範囲であってもよい。

分離濾過層の厚さは、典型的には１μｍ〜１００μｍの範囲である。

本発明においては、当然ながら、分離機能を確保し、活性層として作用させるために、分離層の平均孔径は多孔質カラムの平均孔径よりも小さい。通常、分離濾過層の平均孔径は、多孔質カラムの平均孔径の３分の１以下、好ましくは５分の１以下である。

なお、精密濾過、限外濾過及びナノ濾過用分離層は当業者に周知である。一般的には以下のように認識されている。
・精密濾過用分離層の平均孔径は０．１μｍ〜２μｍの範囲である。
・限外濾過用分離層の平均孔径は０．０１μｍ〜０．１μｍの範囲である。
・ナノ濾過用分離層の平均孔径は０．５μｍ〜１０ｎｍの範囲である。

精密又は限外濾過層は、多孔質カラムに直接堆積させることもでき（単層分離層）、更にはより小さい平均孔径の中間層を多孔質カラムに直接堆積させてから、その中間層上に堆積させることもできる。例えば、分離層は、１種以上の金属酸化物、炭化物若しくは窒化物又は他のセラミックを主体としたものであってもよく、これらのみで構成されたものであってもよい。特に、分離層は、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３若しくはＺｒＯ_２単独又はこれらの混合物を主体としたものであっても、これらのみで構成されたものであってもよい。

図１に示した例では、各多孔質カラム３は１本の流路を有することが有利である。当然ながら、各多孔質カラムに複数の流路を形成することも考えられる。多孔質支持体が複数の流路を有する場合、多孔質カラムの入口端及び出口端の間で互いに相互接続しない流動媒体用フロー回路が各多孔質カラム内に少なくとも２つ形成されるように流路５を配置することが考えられる。このような実施形態では、各流路３は、他の流路に接続されることなく多孔質カラムの入口から出口へと延在する。図４、４Ａ及び４Ｂはこのような実施形態を表しており、各多孔質カラム３は、互いに独立して入口プレート７から出口プレート８まで配置された７本の流路５を有する。当然ながら、多孔質カラム毎の流路数は、図示した例とは異なっていてもよい。

本発明の主題の一利点は、ケーシングに配置してしまえば分離エレメントの緻密度を向上できることである。

以下の表１に、内径２１３ｍｍのＤＮ２００円筒状ケーシングに配置された各種分離膜の緻密度（ｍ^２／ｍ^３）を表す。表に示す通り、分離膜の断面は円形又は六角形であり、円形断面又は非円形断面の流路５を所定の数だけ有しており、水力直径Ｄｈを有する。

図７Ａは、１本の中央流路を有する円形断面の多孔質カラムを複数含む本発明に係る分離エレメント１の緻密度（ｍ^２／ｍ^３）を表す。カラムは全て同じで外径１０ｍｍ、厚さｅ＝２ｍｍであり、その円形内部流路の水力直径Ｄｈ＝６ｍｍである。カラムは、内径で規定されたＤＮ１００及びＤＮ２００ケーシングに配置され、本発明の記載に従って配置された各硬質構造体２の末端部には、単一の封止ガスケットを介してそれぞれケーシングと連結された端部プレート７及び８を備える。これらの緻密度の値は、距離ｄ（横座標、ｍｍ、降順）の関数として表す。

カラム間距離ｄの最大値である２ｍｍは、従来技術において外径１０ｍｍの濾過エレメントをその産業的ケーシングに設置した場合のエレメント間の距離に相当する。

本発明の分離エレメントにより可能となるようにこの値が減少するほど、ケーシングの緻密度が増加する。

本例示は円形断面の多孔質カラム及び流路の場合を表しているが、本発明は非円形断面のカラム及び非円形断面の流路にも適用できる。

図５Ａ〜５Ｆは、各種水力直径Ｄｈ及び２つの厚さｅの値（ｅ＝０．８ｍｍ及びｅ＝１ｍｍ）のそれぞれについて、本発明に係る分離エレメント１をＤＮ２００ケーシングに配置した際に得られる緻密度（縦座標、ｍ^２／ｍ^３）を、多孔質カラム３間の距離ｄ（横座標、ｍｍ）に対して表したグラフであり、各カラムは水力直径Ｄｈの単流路を有する。緻密度は、外径が２５ｍｍ、水力直径が同等である多流路膜で構成された従来技術の産業的構成による緻密度を参照値（水平線）として比較した。

外径が２５ｍｍ、水力直径が同等である多流路円形膜を用いた従来技術の産業的構成と比較して、多孔質カラムが流路を１本しか持たない場合、本発明の分離エレメントであれば、多孔質カラム３間の距離ｄの値に応じて、水力直径Ｄｈの一定の限界値（約２．３ｍｍ）までより大きな緻密度を得ることができる。

以下の表３は、ｅ＝０．９ｍｍ及びｄ＝０．５ｍｍの５つの異なる水力直径について内径２１３ｍｍを有するＤＮ２００ケーシングに本発明に係る分離エレメント１を配置した際に得られる緻密度（ｍ^２／ｍ^３）を表す。緻密度は、従来技術の産業的構成による緻密度と比較した。

水力直径Ｄｈ＝２．３ｍｍ以下の場合、従来技術の産業的構成の緻密度は、本発明の分離エレメントよりも高いままである。

この挙動は、カラムの厚さが過度には減少しない（ここでは、最小厚さは０．８ｍｍ〜１ｍｍの範囲が適度であると考えられる）という事実により説明できる。

図６Ａ〜６Ｃは、本発明に係る分離エレメント１をＤＮ２００ケーシングに配置した際に得られる緻密度（縦座標、ｍ^２／ｍ^３）を、単流路又は複数流路を備えた多孔質カラム３間の距離ｄ（横座標、ｍｍ、昇順）に対して表し、水力直径が等しい従来技術の産業的構成を基準（水平線）として比較している。

図６Ａによって、水力直径が３．４７ｍｍ（ｅ＝０．９ｍｍ）の円形流路を１本有する多孔質カラム３を含む本発明に係る分離エレメントを、第一に各多孔質カラム３が水力直径Ｄｈ＝３．４７ｍｍの円形流路を７本有する本発明に係る分離エレメントと、第二に各多孔質カラムが水力直径Ｄｈ＝３．４７ｍｍの非円形流路を２３本有する本発明に係る分離エレメントと比較できる。

図６Ａのグラフから、本発明の分離エレメント１による緻密度は、多孔質カラム３間の間隔ｄが約８．１ｍｍである場合に従来技術の産業的構成の緻密度を満たすことが分かる。したがって、距離ｄ＝０．５ｍｍで多孔質カラムが離間している分離エレメントの場合、得られる緻密度の増加は６７％である。

図６Ｂによって、水力直径が２．３ｍｍ（ｅ＝０．９ｍｍ）の円形流路を１本有する多孔質カラム３を含む本発明に係る分離エレメントを、第一に各多孔質カラム３が水力直径Ｄｈ＝２．３ｍｍの円形流路を７本有する本発明に係る分離エレメントと、第二に各多孔質カラムが水力直径Ｄｈ＝２．３ｍｍの非円形流路を３９本有する本発明に係る分離エレメントと比較できる。

図６Ｂのグラフから、本発明の分離エレメント１による緻密度は、多孔質カラム３間の間隔が約８．１ｍｍである場合に従来技術の産業的構成の緻密度を満たすことが分かる。したがって、距離ｄ＝０．５ｍｍで多孔質カラムが離間している分離エレメントの場合、得られる緻密度の増加は６７％である。

図６Ｃによって、水力直径が１．６ｍｍ（ｅ＝０．９ｍｍ）の円形流路を１本有する多孔質カラム３を含む本発明に係る分離エレメントを、第一に各カラムが水力直径Ｄｈ＝１．６ｍｍの円形流路を７本有する本発明に係る分離エレメントと、第二に各カラムが水力直径Ｄｈ＝１．６ｍｍの非円形流路を９３本有する本発明に係る分離エレメントと比較できる。

図６Ｃのグラフから、本発明の分離エレメント１による緻密度は、多孔質カラム３間の間隔が約８．１ｍｍである場合に従来技術の産業的構成の緻密度を満たすことが分かる。したがって、距離ｄ＝０．５ｍｍで多孔質カラムが離間している分離エレメントの場合、得られる緻密度の増加は６７％である。

一般に、水力直径が等しい多流路円形膜を用いた従来技術の産業的構成よりも多くの流路を多孔質カラムが有している場合、距離ｄが８．１ｍｍ未満であれば、本発明の分離エレメントで得られる緻密度は常に大きくなる。

図７Ｂは、複数の流路を有する多孔質カラムを複数含む本発明のカラム構造分離エレメントの緻密度（ｍ^２／ｍ^３）を表す。カラムは全て同じで外径２５ｍｍであり、水力直径Ｄｈ＝６ｍｍの内部流路７本と共に、内径で規定されたＤＮ１００及びＤＮ３５０ケーシングに配置されている。本発明の記載に従って配置された各硬質構造体２の末端部には、単一の封止ガスケットを介してそれぞれケーシングと連結された端部プレートを備える。

多孔質カラム間距離ｄの最大値である８．１ｍｍは、従来技術において外径２５ｍｍの濾過エレメントをその産業的ケーシングに設置した場合のエレメント間の距離に相当する。

本発明の分離エレメントによって可能となるようにこの距離が減少するほど、ケーシングの緻密度が増加する。

本例示は円形断面の多孔質カラム及び流路の場合を表しているが、本発明は非円形断面のカラム及び非円形断面の流路にも適用できる。

図７Ｃは、複数の非円形断面流路を有する円形断面多孔質カラムを複数含む本発明のカラム構造分離エレメントの緻密度（ｍ^２／ｍ^３）を表す。カラムは全て同じで外径２５ｍｍであり、水力直径Ｄｈ＝３．５ｍｍの内部流路２３本と共に、内径で規定されたＤＮ１００及びＤＮ３５０ケーシングに配置されている。本発明の記載に従って配置された各硬質構造体の末端部には、単一の封止ガスケットを介してそれぞれケーシングと連結された端部プレートを備える。

多孔質カラム間距離ｄの最大値である８．１ｍｍは、従来技術において外径２５ｍｍの濾過エレメントをその産業的ケーシングに設置した場合のエレメント間の距離に相当する。

本発明の分離エレメントによって可能となるようにこの距離が減少するほど、ケーシングの緻密度が増加する。

本例示は円形断面のカラムの場合を表しているが、本発明は非円形断面のカラムにも適用できる。

図７Ｄは、複数の非円形断面流路を有する円形断面多孔質カラムを複数含む本発明のカラム構造分離エレメントの緻密度（ｍ^２／ｍ^３）を表す。カラムは全て同じで外径２５ｍｍであり、水力直径Ｄｈ＝２．５ｍｍの内部流路３９本と共に、内径で規定されたＤＮ１００及びＤＮ３５０ケーシングに配置されている。本発明の記載に従って配置された各硬質構造体の末端部には、単一の封止ガスケットを介してそれぞれケーシングと連結された端部プレートを備える。

多孔質カラム間距離ｄの最大値である８．１ｍｍは、従来技術において外径２５ｍｍの濾過エレメントをその産業的ケーシングに設置した場合のエレメント間の距離に相当する。

本発明の分離エレメントによって可能となるようにこの距離が減少するほど、ケーシングの緻密度が増加する。

本例示は円形断面のカラムの場合を表しているが、本発明は非円形断面のカラムにも適用できる。

図７Ｅは、複数の非円形断面流路を有する円形断面多孔質カラムを複数含む本発明のカラム構造分離エレメントの緻密度（ｍ^２／ｍ^３）を表す。カラムは全て同じで外径２５ｍｍであり、水力直径Ｄｈ＝１．６ｍｍの内部流路９３本と共に、内径で規定されたＤＮ１００及びＤＮ３５０ケーシングに配置されている。本発明の記載に従って配置された各硬質構造体の末端部には、単一の封止ガスケットを介してそれぞれケーシングと連結された端部プレートを備える。

多孔質カラム間距離ｄの最大値である８．１ｍｍは、従来技術において外径２５ｍｍの濾過エレメントをその産業的ケーシングに設置した場合のエレメント間の距離に相当する。

本発明の分離エレメントによって可能となるようにこの距離が減少するほど、ケーシングの緻密度が増加する。

本例示は円形断面のカラムの場合を表しているが、本発明は非円形断面のカラムにも適用できる。

以下の表８は、ｅ＝０．９ｍｍ及びｄ＝０．５ｍｍの５つの異なる水力直径について内径２１３ｍｍを有するＤＮ２００ケーシングに本発明に係る分離エレメント１を配置した際に得られる緻密度（ｍ^２／ｍ^３）を表す。

各多孔質カラム３が流路５を１本以上有する好ましい実施形態において、多孔質材料の厚さｅは０．２５０ｍｍ〜２．５００ｍｍの範囲であることが好ましく、多孔質カラム３間の距離ｄは０．２５０ｍｍ〜５．０００ｍｍの範囲であることが好ましい。

本発明の他の利点は、任意の従来の方法で作製された分離モジュール１１に本発明に係る分離エレメント１を配置しやすくなることに関する。実際、複数の多孔質カラムをまとめる入口及び出口プレートを備えることによって、ケーシングでの封止を容易に達成することができ、特に必要な封止ガスケット数を従来の解決手段と比べて抑えることができる。

図３でより正確に分かる通り、このような分離エレメント１は、プレート７、８を用いてケーシング１２の端部に取り付けられる。このため、各封止ガスケット１４はプレート７、８の周囲７_３、８_３に配置される。これら２つの封止ガスケット１４は、出口１５又は任意の適当な公知手段を介してケーシングから排出された濾過液を回収するための周辺空間４を閉鎖するように任意の適当な手段でケーシングの端部に配置される。

図３に示した例では、分離装置１１は分離エレメント１を１つ有し、多孔質カラム３の数は所望の濾過面積が得られるように選択される。当然ながら、分離装置１１は本発明に係る分離エレメント１を複数有していてもよい。この場合、各分離エレメント１は、封止ガスケット１４を備えたプレート７、８を用いて封止されるようにケーシング１２に取り付けられる。

したがって、本発明では、濾過エレメントに対して特別な個別又は単一ガスケットをもはや用いる必要はなく、したがって、ガスケット供給業者のカタログから入手できる特別ではないガスケット（Ｏ−リング、角リング、リップガスケット等）を用いることが有利な場合があり、それにより透過液回収チャンバと、モジュールの上流及び下流のチャンバとの間で必要な封止を達成できる。

本発明の好ましい変形例では、多孔質カラム３は全て同じ形状である。図示した例では、多孔質カラム３は全て円形断面の円筒状である。当然ながら、多孔質カラム３が互いに異なる形状を有することも考えられる。

本発明の好ましい変形例では、多孔質カラム３は円筒状である。多孔質カラム３の断面は、円形であってもそれ以外であってもよい。

本発明の好ましい変形例では、多孔質カラム３は同じ横断面寸法を有する。すなわち、多孔質カラム３の厚さｅは全ての多孔質カラム３で同じである。当然ながら、多孔質カラム３が異なる横断面寸法を有することも考えられる。

有利な実施形態の特徴によれば、硬質カラム３は、その長さ方向に沿って（すなわちプレート７、８間で）一定である又は変化する外形を有する。これらの硬質カラム３は、その長さ方向に沿って一定である又は変化する横断面寸法を、必要に応じて上記形状特徴と組み合わせて有する。

図１に示した例では、多孔質カラム３は直線状に延在しており、互いに平行に配置されている。なお、図２に示す通り、多孔質カラム３をらせん状に延在させることにより、被処理流体を旋回流とすることもできる。本変形実施形態では、各多孔質カラムは、円形又は他の形状の断面をその中心軸に対して回転させることによって構築され、残った生成断面は、中央らせんに対して垂直（コイル状）であるか、水平（ねじり柱状）であるか、鉛直、すなわち中心軸と平行（らせん階段状）である。

他の変形実施形態では、図２に示す通り、多孔質カラム３は互いに絡み合っている。

本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更を加えることが可能であるため、本発明は記載及び図示した実施形態に限定されない。

Claims (24)

1. 被処理流動媒体を濾過液と保持液とに分子及び／又は粒子分離するための分離エレメントであって、該エレメントは、入口プレート（７）及び出口プレート（８）を有し、該プレート間には、同じ材料で作製された少なくとも２本の硬質多孔質カラム（３）が支持されており、
   上記少なくとも２本の硬質多孔質カラム（３）は並置されて、それらの外壁の外側に上記濾過液を回収するための容積（４）を画定しており、各カラム（３）は、内部に、上記流動媒体を流通させるための開放構造体（５）を少なくとも１つ有し、該開放構造体は、上記多孔質カラムの一端で上記被処理流動媒体の入口として、他端で上記保持液の出口として開放されており、
   上記エレメントは、接合させたり外部から供給したりせずに、全体が均一で連続している一体成形物として形成された一体成形硬質構造体（２）であることを特徴とする分離エレメント。
2. 上記硬質多孔質カラム（３）は、外形がその長さ方向に沿って一定である又は変化することを特徴とする請求項１に記載のエレメント。
3. 上記硬質多孔質カラム（３）は、横断面寸法がその長さ方向に沿って一定である又は変化することを特徴とする請求項１又は２に記載のエレメント。
4. 上記プレート（７、８）は、上記プレートと上記多孔質カラム（３）との間で材料及び多孔質組織の同一性及び連続性を有するように、上記カラムと同じ材料で作製されており、上記プレート（７、８）の材料は、はめ込み式のものではないことを特徴とする請求項１〜３に記載のエレメント。
5. 各プレート（７、８）は、上記被処理流動媒体又は上記保持液と接触する封止された外面（７_２、８_２）を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のエレメント。
6. 上記プレート（７、８）は、円形の横断面を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエレメント。
7. 上記プレート（７、８）は、非円形の横断面を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエレメント。
8. 上記多孔質カラム（３）は、上記プレート及び上記カラムと同じ材料で作製された少なくとも１つの連結ブリッジ（９）で互いに固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエレメント。
9. 上記多孔質カラム（３）はそれぞれ、形状が異なっている又は同じであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のエレメント。
10. 上記多孔質カラム（３）はそれぞれ、同じ又は異なる横断面寸法を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のエレメント。
11. 上記多孔質カラム（３）は円筒状であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のエレメント。
12. 上記多孔質カラム（３）はらせん状であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のエレメント。
13. 上記多孔質カラム（３）は互いに絡み合っていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のエレメント。
14. 上記多孔質カラム（３）は、内部に、上記流動媒体を流通させるための開放構造体（５）を有し、これらの構造体は、全ての上記多孔質カラム（３）で同一であるか又は少なくとも１つの上記多孔質カラムで異なっていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のエレメント。
15. 各多孔質カラム（３）は、その開放構造体として１本の流路（５）を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のエレメント。
16. 上記多孔質カラム（３）の上記流路（５）は、各多孔質カラムについて、多孔質材料の厚さ（ｅ）が０．２５ｍｍ〜５ｍｍの範囲の一定の厚さに規定され、上記多孔質カラム（３）間の距離（ｄ）が０．１２５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１５に記載のエレメント。
17. 各多孔質カラム（３）は、その開放構造体として複数の流路（５）を有し、該流路（５）は全て、上記多孔質カラムの外壁に面する周壁を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のエレメント。
18. 流動媒体用分離層（Ｃ）を少なくとも１層有し、該分離層は、上記流動媒体と接触する上記開放構造体（５）の表面に連続的に堆積していることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のエレメント。
19. 上記多孔質カラム（３）及び上記プレート（７、８）は、有機材料で作製されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載のエレメント。
20. 上記多孔質カラム（３）及び上記プレート（７、８）は、酸化物、窒化物、炭化物及び他のセラミック材料並びにそれらの混合物から、特に、別のセラミック材料と混合されていてもよい酸化チタン、アルミナ、ジルコニア及びそれらの混合物、窒化チタン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素並びに炭化ケイ素から選択されるセラミックで作製されていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載のエレメント。
21. 上記多孔質カラム（３）及び上記プレート（７、８）は、非金属無機材料で作製されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載のエレメント。
22. 上記多孔質カラム（３）及び上記プレート（７、８）は、アルミニウム、亜鉛、銅若しくはチタン等の純金属、又は、上記金属のうちの複数種からなる合金、又は、ステンレス鋼で作製されていることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項に記載のエレメント。
23. 被処理流動媒体を濾過液と保持液とに分子及び／又は粒子分離するための分離モジュールであって、該装置は、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の一体成形エレメント（１）を少なくとも１つ含むケーシング（１２）を有し、
    上記エレメント（１）において、各プレート（７、８）が封止ガスケット（１４）に取り付けられ、少なくとも２本の硬質多孔質カラム（３）が並置されて、それらの外壁（３ａ）、上記プレートの内面（８、９）及び上記ケーシングによって、上記濾過液を回収するための周辺空間（４）を画定している、分離モジュール。
24. 所定の水力直径の緻密度が少なくとも２０％、好ましくは５０％増加することを特徴とする請求項２３に記載の分離モジュール。

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