JP2022550186A - フローリアクタモジュールの製造及び製造されるモジュール - Google Patents

Abstract

０．１～１０μｍＲａの範囲の表面粗度を有する内面を有する蛇行流体通路が内部を貫通するモノリシックな実質的に閉鎖気孔率の炭化ケイ素流体モジュール、及びその形成プロセス。プロセスは、炭化ケイ素粉末の体積内に押込み流体通路の型を配置することと、型が内部に存在する炭化ケイ素粉末の体積を加圧して加圧体を形成することと、加圧体を加熱して型を除去することと、加圧体を焼結することとを含む。【選択図】図５

Description

〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２０２０年４月３０日に出願された米国仮特許出願第６３／０１８，５０８号に対する優先権を主張する２０２０年６月３０日に出願された米国仮特許出願第６３／０４５，９９６号に対する優先権を主張する２０１９年９月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／９０８，５５９号の米国特許法第１１９条に基づく優先権の利益を主張するものであり、これらの各文献の内容はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。

本開示は、炭化ケイ素を含む構造体の製造方法に関し、具体的には、滑らかな表面の蛇行した内部通路が貫通する又は内部で延びる、高密度、閉鎖気孔率（ｃｌｏｓｅｄ－ｐｏｒｏｓｉｔｙ）のモノリシック炭化ケイ素構造体、とりわけ高密度、閉鎖気孔率のモノリシック炭化ケイ素フローリアクタ流体モジュールの製造方法、及びこれらの構造体又は流体モジュール自体に関する。

炭化ケイ素セラミック（ＳｉＣ）は、フローケミストリー生産（ｆｌｏｗ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）及び／又は実験室作業のための流体モジュール、及びその他の技術的使用のための構造体にとって望ましい材料である。ＳｉＣは、吸熱反応又は発熱反応の実行及び制御に有用な比較的高い熱伝導率を有する。ＳｉＣは、良好な物理的耐久性及び耐熱衝撃性を有する。ＳｉＣは、極めて良好な耐薬品性も有する。しかしながら、これらの特性に高硬度及び高摩耗性が組み合わさることにより、蛇行した内部通路を含むＳｉＣフローモジュールなどの、内部特徴を有するＳｉＣ構造体の実用的生産は困難である。

多くの場合、炭化ケイ素セラミック製のフローリアクタ及びその他の構造体はサンドイッチ組み立て方式（ｓａｎｄｗｉｃｈ ａｓｓｅｍｂｌｙ ａｐｐｒｏａｃｈ）を介して作成される。グリーンセラミック体を加圧してスラブの状態にした後に、ＣＮＣ機械加工作業、成形作業又は加圧作業などを使用して、一般に１つの主要面を成形する。グリーン体の焼成後、２つの焼成されたスラブを、セラミック材料の中間接合層の有無にかかわらず成形面が向き合った状態で接合する。第２の焼成ステップにおいて、接合部を融合させて（及び／又は接合層を緻密化して）、１又は２以上の内部チャンネルを有するボディを製造する。

このサンドイッチ組み立て接合法では、製造された流体モジュールに問題点が生じることがある。中間層を有して接合されたモジュールでは、接合層に多孔質界面が形成されることがある。これらの界面に液体が滞留して、汚染／洗浄困難及び（孔内凍結などによる）機械的故障を引き起こす恐れがある。中間接合層を有さずに接合されたモジュールは、比較的粗いセラミック粒子を含む必要があり又は含み、望ましくないレベルの粗さを有する内部チャネル表面が生成されていた。

別の手法では、複数層のグリーン状態のＳｉＣシートを生産して、流体モジュールを構築するのに必要な形状にスライス毎に切断することができる。このような手法では、内部通路の湾曲した輪郭に小さな段差様構造が生じやすくなる。流体モジュールの空域化（ｅｍｐｔｙｉｎｇ）及び洗浄／パージを行うには、内部通路の壁輪郭が滑らかであって段差様構造を含まないことが望ましい。

従って、具体的には一般に低い気孔率、又はシール位置における有意な多孔質界面の不在、低い表面粗度及び滑らかな壁輪郭といった、改善された内部通路表面特性を有する内部通路を含むＳｉＣ流体モジュール及びその他のＳｉＣ構造、並びにＳｉＣ流体モジュール及びその他のＳｉＣ構造の製造方法が必要とされている。

本開示のいくつかの態様によれば、流体モジュールなどのモノリシックな実質的に閉鎖気孔率の炭化ケイ素構造体であって、構造体内又はモジュールを貫通する蛇行流体通路を有し、蛇行流体通路が、０．１～８０μｍＲａの範囲の表面粗度を有する内面を有する炭化ケイ素構造体が提供される。

本開示のいくつかのさらなる態様によれば、モノリシックな実質的に閉鎖気孔率の炭化ケイ素構造又は流体モジュールを形成するプロセスであって、バインダでコーティングされた炭化ケイ素粉末の体積内に押込み流体通路型（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｆｌｕｉｄ ｐａｓｓａｇｅ ｍｏｌｄ）などの押込み型を配置することと、型を内部に有する炭化ケイ素粉末の体積を加圧して加圧体を形成することと、加圧体を加熱して型を除去することと、加圧体を焼結して、内部を延びる又は貫通する蛇行流体通路を有するモノリシック炭化ケイ素構造又は流体モジュールを形成することとを含むプロセスが提供される。

本開示の構造体又はモジュールは、非常に低い（０．１％以下ほどの低さの）開放気孔率と、蛇行した通路内面の低い（０．１μｍＲａほどの低さの）粗度とを有する。これにより、流体による浸入に耐性を示す内部通路を有する構造体又は流体モジュールが提供される。従って、フローモジュールの場合、モジュールを容易に洗浄できて使用中の圧力損失が低い。使用中には、フローモジュールの滑らかな内壁面付近の流体境界層が、粗い表面から得られる境界層と比べて薄く、より良好な混合及び熱交換性能を提供する。

本開示のさらなる態様によれば、炭化ケイ素構造体、具体的にはフローリアクタのための炭化ケイ素流体モジュールを形成するプロセスが提供される。このプロセスは、粉末コーティングされた炭化ケイ素粉末の体積内に、蛇行形状を有する通路の流体通路型などの押込み型を配置することと、型が内部に存在する炭化ケイ素粉末の体積を加圧して加圧体を形成することと、加圧体を加熱して型を除去することと、加圧体を焼結して、貫通する蛇行流体通路を有するモノリシック炭化ケイ素流体モジュールを形成することとを含む。加圧は、一軸加圧を含むことができる。加圧は、等方圧プレスで等方加圧（ｉｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｉｎｇ）することができる。加圧体を加熱して型を除去することは、加圧体を加熱しながら加圧体を２回又は連続して加圧することを含むことができる。最初の加圧が等方圧プレスで行われた場合、２回目又は連続する加圧も同じプレスで行うことができる。

プロセスは、加圧体を焼結する前に加圧体を脱結合することを含むことができる。プロセスは、蛇行形状を有する通路の押込み通路型を、通路型を成形することによって、又は通路型を３Ｄプリントすることによって形成することを含むこともできる。１つの代替案によれば、押込み通路型を形成することは、低融点材料の外層を有する押込み通路型を形成することを含むこともでき、低融点材料は、押込み通路型の残り部分の融点よりも低い融点を有する。低融点材料の融点は、押込み通路型の残り部分の融点よりも少なくとも５℃低いことができる。

開示する方法及びその変形例は、上述した望ましい特徴を有する炭化ケイ素流体モジュールなどの炭化ケイ素構造体の実用的生産を可能にする。

以下の詳細な説明ではさらなる特徴及び利点を示すが、これらの特徴及び利点は、この説明から当業者に容易に明らかになり、或いは以下の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面を含めて本明細書で説明する実施形態を実践することによって認識されるであろう。

上述した一般的説明及び以下の詳細な説明はいずれも例示にすぎす、本開示及び添付の特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概要又は骨組みを提供するものであると理解されたい。

添付図面は、本開示の原理のさらなる理解をもたらすために含めるものであり、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成する。図面には１又は２以上の実施形態を示しており、説明と共に本開示の原理及び動作を一例として説明する役割を果たす。本明細書及び図面に開示する本開示の様々な特徴は、ありとあらゆる組み合わせで使用することができると理解されたい。非限定的な例として、本開示の様々な特徴は、以下の実施形態に従って互いに組み合わせることができる。

以下は、添付図面の図についての説明である。これらの図は必ずしも縮尺通りではなく、図の特徴及びビューの中には、明確さ及び簡潔さのために縮尺又は略図を誇張して示しているものもある。

フローリアクタ流体モジュールにおいて有用なタイプの流体通路のいくつかの特徴を示す概略的平面図である。 本開示の流体モジュールの実施形態の斜視的外観図である。 本開示の流体モジュールの実施形態の概略的断面図である。 本開示の流体モジュールの製造方法のいくつかの実施形態を示すフローチャートである。 図４で説明する（単複の）方法のいくつかの実施形態の段階的な一連の断面表現である。 本開示の方法を実施する上で有用な圧縮解放曲線（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒｅｌｅａｓｅ ｃｕｒｖｅｓ）を示すグラフである。 図４の方法の加圧ステップ及び／又は離型ステップを実行する装置の実施形態の断面図である。 グリーン状態の圧粉セラミック体（ｐｏｗｄｅｒ ｐｒｅｓｓｅｄ ｃｅｒａｍｉｃ ｂｏｄｙ）を取り囲む流体密封バッグを通じて圧力を加えた状態で離型を実行できるプロセスの実施形態のフローチャートである。 図４の方法の加圧ステップ及び／又は離型ステップ、或いは図８の離型の実行において使用される装置の実施形態の断面図である。 図８によるプロセスなどによる離型中及び離型後にグリーン状態の圧粉セラミック体及び型材が取り得る形態の断面図である。 図８によるプロセスなどによる離型中及び離型後にグリーン状態の圧粉セラミック体及び型材が取り得る形態の断面図である。 図９の装置の要素のさらなる又は別の実施形態の断面図である。 図９の装置の要素の別のさらなる又は別の実施形態の断面図である。 図９の装置の要素のさらに別のさらなる又は別の実施形態の断面図である。 図９の装置の要素のさらに別のさらなる又は別の実施形態の断面である。 図９の装置の要素のさらに別のさらなる又は別の実施形態の断面図である。

以下の詳細な説明ではさらなる特徴及び利点を示すが、これらの特徴及び利点は、この説明から当業者に容易に明らかになり、或いは以下の説明、並びに特許請求の範囲及び添付図面において説明する実施形態を実践することによって認識されるであろう。

本明細書で使用する、２又は３以上の項目のリストにおいて使用する場合の「及び／又は」という用語は、リストする項目のうちのいずれか１つを単独で採用することも、或いはリストする項目のうちの２つ又は３つ以上のいずれかの組み合わせを採用することもできることを意味する。例えば、ある組成物が成分Ａ、Ｂ及び／又はＣを含むものとして説明されている場合、この組成物は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの組み合わせ、ＡとＣの組み合わせ、ＢとＣの組み合わせ、又はＡとＢとＣの組み合わせを含むことができる。

本文書における第１及び第２、上部及び下部などの関係語は、１つのエンティティ又は行為を別のエンティティ又は行為と区別するために使用するものにすぎず、必ずしもこのようなエンティティ又は行為同士の実際の関係又は順序を必要とし又は意味するものではない。

当業者及び本開示を作成又は使用する者には本開示の修正が思い浮かぶであろう。従って、均等論を含む特許法の原則に従って解釈すると、図面に示して上述した実施形態は説明を目的とするものにすぎず、以下の特許請求の範囲によって定められる本開示の範囲を限定するものではないと理解される。

本開示における「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」という用語（その全ての形態：ｃｏｕｐｌｅ、ｃｏｕｐｌｉｎｇ、ｃｏｕｐｌｅｄ）は、一般に２つの構成要素が互いに直接的又は間接的に接合されることを意味する。このような接合は、本質的に動かないもの、又は本質的に移動可能なものとすることができる。このような接合は、２つのコンポーネントと、互いに又は２つのコンポーネントと共に１つの単体として一体的に形成されたいずれかのさらなる中間部材とを使用して達成することができる。このような接合は、別途述べていない限り本質的に恒久的なものとすることも、或いは取り外し可能又は解除可能なものとすることもできる。

本明細書で使用する「約」という用語は、量、サイズ、配合、パラメータ、並びにその他の量及び特性が正確でなく、また正確である必要がなく、公差、変換係数、四捨五入、測定誤差及び同様のもの、並びに当業者に周知のその他の要因を反映する望む通りの近似値及び／又はより大きな値又はより小さな値とすることができることを意味する。本開示において数値又は範囲の端点を説明する際に「約」という用語を使用している場合には、言及する特定の値又は端点を含むものとして理解されたい。本明細書における数値又は範囲の端点について「約」と記載されているか否かにかかわらず、これらの数値又は範囲の端点は、「約」によって修正される実施形態と、「約」によって修正されない実施形態という２つの実施形態を含むように意図される。
さらに、各範囲の端点は、他の端点との関連において、及び他の端点とは無関係に有意であると理解されるであろう。

本明細書で使用する「実質的な」、「実質的に」という用語、及びその変形は、説明する特徴が値又は記載に等しいこと、或いはほぼ等しいことを示すように意図される。例えば、「実質的に平面的な」表面は、平面的又はほぼ平面的な表面を示すように意図される。さらに、「実質的に」は、２つの値が等しいこと又はほぼ等しいことを示すように意図される。いくつかの実施形態では、「実質的に」が、例えば互いの約５％以内又は互いの約２％以内などの、互いの約１０％以内の値を示すことができる。

本明細書で使用する、例えば上、下、右、左、前、後、頂部、底部、上方、下方などの方向を表す用語は、図に描いた状態を参照して示すものにすぎず、絶対的な向きを意味するものではない。

本明細書において使用する「ｔｈｅ（英文定冠詞）」、又は「ａ又はａｎ（英文不定冠詞）」という用語は「少なくとも１つ」を意味し、別途明確に示していない限り「１つのみ」に限定すべきではない。従って、例えば「あるコンポーネント」についての言及は、文脈において別途明確に示していない限り、２又は３以上のこのようなコンポーネントを有する実施形態を含む。

本明細書で使用する「蛇行」通路は、通路を直接通り抜ける見通し線を有しておらず、通路の経路が少なくとも２つの異なる曲率半径を有し、通路沿いの任意に密集した連続位置において測定した、通路の連続する最小面積の平面断面の通路に沿った連続する幾何学的中心によって形成された曲線として（すなわち、所与の平面断面の角度は、通路沿いの特定の位置における平面断面の最小面積を生じる角度である）通路の経路が数学的及び幾何学的に定められる通路を意味する。通常の機械加工ベースの成形技術は、一般にこのような蛇行通路を形成するのに不十分である。このような通路は、通路からサブ通路（及び対応するサブ経路）への１又は複数の分割、並びにサブ通路（及び対応するサブ経路）の１又は複数の再結合を含むことができる。

本明細書で使用する「モノリシック」炭化ケイ素構造は、当然ながらセラミック構造の不均質性が全てのスケールでゼロであることを意味するものではない。本明細書において「モノリシック」という用語を定義すると、「モノリシック」炭化ケイ素構造又は「モノリシック」炭化ケイ素流体モジュールは、図３に示すように、１又は２以上の蛇行通路が貫通する炭化ケイ素構造又は流体モジュールであって、構造体又はモジュール３００の外面からの１又は２以上の通路Ｐの平均垂直深さｄよりも大きな長さを有するセラミック構造体に（（単複の）通路以外に）不均質性、開口部又は相互接続孔（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓ）が存在しないものを意味する。このようなモノリシック炭化ケイ素構造体又はモノリシック炭化ケイ素フローモジュールを提供することは、フローリアクタ流体モジュール又は同様の製品の液密性及び良好な耐圧性を確実にするのに役立つ。

図１～図３を参照して、炭化ケイ素フローリアクタ流体モジュール３００を開示する。モジュール３００は、モノリシック閉鎖気孔率炭化ケイ素体２００と、炭化ケイ素体２００を貫通する蛇行流体通路Ｐとを含む。蛇行流体通路Ｐは、内面２１０を有する。内面２１０は、一般に炭化ケイ素流体モジュールがこれまでに達成したよりも低い０．１～８０μｍＲａの、或いは０．１～５０、０．１～４０、０．１～３０、０．１～２０、０．１～１０、０．１～５又は０．１～１μｍＲａの範囲の表面粗度を有する。

さらなる実施形態によれば、流体モジュール３００の炭化ケイ素体２００は、炭化ケイ素の理論的最大密度の少なくとも９５％の、或いは理論的最大密度の少なくとも９６、９７、９８又は９９％の密度を有する。

さらなる実施形態によれば、流体モジュール３００の炭化ケイ素体２００は、１％未満の、或いは０．５％未満、０．４％未満、０．２％未満又は０．１％未満の開放気孔率を有する。

さらなる実施形態によれば、モジュール３００の炭化ケイ素体２００は、少なくとも５０ｂａｒの、或いは少なくとも１００ｂａｒ又は１５０ｂａｒの加圧水試験下における内圧耐性を有する。

実施形態による蛇行流体通路Ｐは、高さｈによって分離された床２１２及び天井２１４と、床２１２及び天井２１４を接合する２つの対向する側壁２１６とを含む。側壁は、高さｈ及び（使用時の主な流れ方向に対応する）通路に沿った方向に対して垂直に測定した幅ｗ（図１）によって分離される。さらに、幅ｗは、高さｈの２分の１に対応する位置で測定される。実施形態によれば、蛇行流体通路の高さｈは、０．１～２０ｍｍの範囲、或いは０．２～１５又は０．３～１２ｍｍの範囲である。

実施形態によれば、側壁２１６が床２１２に交わる流体通路Ｐの内面２１０は、０．１ｍｍ以上の、又は０．３以上の、或いは０．６ｍｍ又は１ｍｍ又は１ｃｍ又は２ｃｍ以上の（参照番号２１８における）半径曲率を有する。

図４及び図５を参照すると、実施形態によれば、これらの又はその他の望ましい特性のうちの１つ又は２つ以上を有するフローリアクタのための炭化ケイ素モジュールを形成するプロセスは、通路型及びバインダコーティングされたＳｉＣ粉末（このような粉末は様々な供給業者から市販されている）を取得又は形成するステップ２０を含むことができる。通路型は、成形、機械加工、３Ｄ印刷又はその他の好適な成形技術、或いはこれらの組み合わせによって取得することができる。通路型の材料は、比較的非圧縮性の材料であることが望ましい。通路型の材料は、熱可塑性材料とすることができる。

プロセスは、図４のステップ３０において説明して図５Ａの断面図に示すように、プラグ１１０で閉じられたプレスエンクロージャ（又はダイ）１００をバインダコーティングされたＳｉＣ粉末１２０で（部分的に）満たすステップをさらに含むことができる。次に、ＳｉＣ粉末１２０上／内に通路型１３０を配置し（図５Ｂ）、通路型１３０上にさらなる量のＳｉＣ粉末を載せてＳｉＣ粉末１２０が通路型１３０を取り囲むようにする（図５Ｃ、図４のステップ３０）。次に、プレスエンクロージャ１００内にピストン又はラム１４０を挿入し、通路型１３０が内部に存在する状態で上方から一軸力ＡＦを加えてＳｉＣ粉末１２０を圧縮して（図５Ｄ、図４のステップ４０）加圧体１５０を形成する。このステップ中に、プラグ１１０に反動力又は等しい反作用力ＡＦ（図示せず）が供給される。次に、この時点でプラグ１１０が自由に動ける状態でピストン１４０に（より小さな）力ＡＦを加えることによって加圧体１５０を除去する（図５Ｅ、図４のステップ５０）。

次に、この時点でプレスエンクロージャ１００から自由になった加圧体１５０の選択された位置をドリルなどによって機械加工して、加圧体１５０の外側から通路型１３０まで延びる孔又は流体ポート１６０を形成する（図５Ｆ、図４のステップ５４）。なお、これらの孔は、別の代替案として孔又は流体ポートの形状を型の一部として含む型を使用して形成することもできるので、このステップは任意のステップである。また、さらに別の変形例として、ドリルでの孔開けを先送りして、後述する離型ステップ６０の一部として使用することもできる。

次に、好ましくは比較的高速で加圧体１５０を加熱することにより、通路型１３０が溶解して加圧体１５０から流出することによって、及び／又はこれに加えて吹き出され及び／又は吸い出されることによって、加圧体１５０から除去されるようにする。（図５Ｇ、図４のステップ６０）。さらに別の代替案として、このステップ６０を２つの部分に分割し、最初に加圧体を加熱した後に、続けて別々にボディからワックスを流出させることもできる。さらに別の代替案では、加圧体１５０を加熱して型を溶解させることによってサンプルを離型し、その後にまだボディが高温である間にドリルで孔又は流体ポートを開けて型材を流出させ、この方法で離型を完了することもできる。必要に応じて、部分的真空下で加熱を行うこともできる。

最後に、加圧体１５０を脱結合（ｄｅ－ｂｏｕｎｄ）してＳｉＣ粉末バインダを除去し、その後に加圧体を焼成（焼結）して緻密化し、さらにモノリシック炭化ケイ素体２００に固化させる。（図５Ｈ、図４のステップ７０）。

図４のフローチャートに示すように、さらなる又は別のステップは、脱結合するステップ７２、焼結前に研磨又はその他の機械加工などによって（単複の）外面を成形又は予備成形するステップ８２、及び焼結後に研削などによって（単複の）外面を仕上げるステップ８４を含むことができる。

焼結は、コーティングされたＳｉＣ粉末の供給業者によって指定又は推奨される通りに実行することができる。このような供給業者としては、例えばＰａｎａｄｙｎｅ社（米国ペンシルベニア州、Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙｖｉｌｌｅ）、ＧＮＰ Ｃｅｒａｍｉｃｓ社（米国ニューヨーク州、Ｂｕｆｆａｌｏ）、Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社（独国、Ｈｅｒｍｓｄｏｒｆ）、ＩＫＨ（Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｋｅｒａｍｉｋ Ｈｏｃｈｒｈｅｉｎ ＧｍｂＨ）社（独国、Ｗｕｔｏｓｃｈｉｎｇｅｎ）が挙げられる。（１つのチャンバ内で連続して又は個別に実行される）脱結合及び焼成サイクルの一例は、（１）空気中で１５０±２５℃などの温度でバインダを硬化させてバインダを強化又は補強し、（２）Ｎ２などの非酸素環境において６００±２５℃で脱結合し、Ａｒなどの非酸素環境において２１００±５０℃で焼結する、という３つのステップを含むことができる。以下の表に、時間、温度、ガス及びランプ速度の表の例を示す。
表

図６は、特にＳｉＣ粉末１２０の圧縮解放特性と通路型１３０の圧縮解放特性との間の望ましい関係を示す、本開示の方法を実施する上で有用な圧縮解放曲線を示すグラフである。具体的には、（任意の単位を示す）距離（ｘ軸）対力（ｙ軸）の単位でグラフ化されたＳｉＣ粉末材料の圧縮解放曲線１７０（時間発展は下向き及び左向きである）は、通路型１３０の材料の圧縮解放曲線１８０よりも上方に存在することが望ましい。図示していない圧縮曲線は特に重要ではない。しかしながら、ＳｉＣの圧縮解放曲線１７０が通路型の圧縮解放曲線１８０の上方に存在するような比較的非圧縮性の型材を使用することは、プレス後のステップ中に加圧体の構造的完全性を維持するのに役立つ。さらに、滑らかな内部通路壁を達成するには、一般により高い硬度を有する通路型材と同様に、一般により小さな粒子サイズのコーティングされたＳｉＣ粉末が好ましい。

図７は、加圧体１５０の外側に圧力を加えながら図４の離型ステップ６０を実行する、又は任意に加圧ステップ４０を実行する、或いは任意に加圧ステップ４０及び離型ステップ６０の両方を実行する装置４００の実施形態の断面図である。

装置４００は、離型中に加圧体１５０に圧力を加える離型ステップ６０の実施形態に使用されるものとしてプレスの形態、或いは任意に等方圧プレス又は準等方圧プレスの形態であり、蓋２５２又はその他の開閉手段、並びに内部及び外部などを有する開閉可能フレーム２５０を含む。フレーム２５０内には、フレーム２５０の内部に面する第１の表面と、第１の表面とは（正）反対の第２の表面とを有する１又は２以上の可撓性膜２６２、２６４、２６６、２６８が位置し、第２の表面は、加圧流体の供給源Ｆに接続される又は接続されるべき流体ライン、接続部又はポートなどを有する密封体積の少なくとも一部を形成する。装置４００は、グリーン状態の圧粉セラミック体１５０に１又は２以上の可撓性膜２６２、２６４、２６６、２６８を通じて流体によって圧力が加わっている間にグリーン状態の圧粉セラミック体１５０から型１３０の材料が溶解した時にこの材料を排出できる間隙又は通路又はポート又は導管２８２、２８４なども任意に含む。実施形態によれば、流体源Ｆによって供給される流体は、グリーン状態の圧粉セラミック体１５０を加熱することによって型材にエネルギーを供給する加熱液体とすることができる。

別の実施形態では、流体源Ｆが圧縮空気又は窒素などのガスを圧力下で供給することができ、装置４００は、１又は２以上の可撓性膜２６２、２６４、２６６、２６８の第１の表面上に配置された１又は２以上の可撓性加熱パッド２７２、２７４、２７６、２７８を含むこともできる。装置の可撓性加熱パッドは、（１）入力エネルギーを個別に制御できる複数のゾーン、及び／又は（２）電気エネルギー源Ｅによってエネルギーを供給できる図示していない複数の個別に通電可能な小型加熱パッドを含むことができる。

図７の装置及び同様の実施形態では、離型作業時に、グリーン状態の圧粉セラミック体１５０内の内部型１３０にエネルギーを付与して内部型の材料を溶解させると同時に、グリーン状態の圧粉セラミック体１５０の少なくとも２つの対向する外面（２つの最大表面）に１又は２以上の可撓性膜を通じて流圧を付与する一方で、（１）グリーン状態の圧粉セラミック体から溶解した型材を排出させること、（２）グリーン状態の圧粉セラミック体から溶解した型材を吹き飛ばすこと、及び（３）グリーン状態の圧粉セラミック体から溶解した型材を吸引すること、のうちの１つ又は２つ以上を行って型を除去する。或いは、加圧体１５０が圧力下にある間に型材を溶解させることもできるが、装置４００から加圧体１５０を取り出した後などの圧力の除去後に溶解した型材を流出させることもできる。内部型には、グリーン状態の圧粉セラミック体を加熱することにより型を加熱することによってエネルギーを付与することができる。個々の可撓性膜を有することなどによってグリーン状態の圧粉セラミック体の全ての面に等しい圧力が付与される場合には、等方圧又は準等方圧を付与することができる。

本発明のさらに別の態様によれば、上記に代えて又は上記に加えて、図７のプレス装置４００を使用して図４の方法の加圧ステップ４０を実行することもできる。加圧ステップ４０中は型が固体で溶解していない状態を保つべきであるため、このような加圧中には、（加圧前の）ＳｉＣ粉末、又は（加圧中及び加圧後の）結果として得られる加圧体は加熱されない。加圧中には１０ＭＰａ～３００ＭＰａの、望ましくは２０ＭＰａ～１５０ＭＰａの、より具体的には３０ＭＰａ～５０ＭＰａの範囲の圧力を使用することができるが、離型中の圧力ははるかに低く、望ましくは０．３ＭＰａ～２０ＭＰａ、１ＭＰａ～１０ＭＰａ、最も具体的には３ＭＰａ～５ＭＰａの範囲である。従って、加圧及び離型の両方に装置４００を使用する場合には、一般に型の有意な加熱を行う前に、加圧に使用される高圧から離型に使用される低圧に減圧すべきである。

本発明のさらなる実施形態によれば、離型のために又は加圧及び離型の両方のために圧力を付与する可撓性膜は、等方圧加圧の実施の典型であるようなグリーン状態の圧粉セラミック体を取り囲む流体密封バッグの形態、正しくは図７のように粉末及び結果として得られる加圧体１５０の周囲に配置された２又は３以上の複数の膜の形態をとることができる。この場合、フレームの内部とグリーン状態の圧粉セラミック体を取り囲む流体密封バッグの外部との間の内部空間は加圧流体Ｆで満たされる。

この態様によるグリーンプレスされた流体モジュールを離型する実施形態のプロセスステップを図８のフローチャートに示し、プロセスを実行する際に使用される等方圧プレス装置の断面図を図９に示す。両図を参照すると、プロセス５００は、内部に１又は２以上の内部通路型１３０が存在するグリーン状態の圧粉セラミック体１５０を流体密封バッグ３２０に密封するステップ５１０を含む。図９で分かるように、バッグ３２０は、ポリマーで形成できる上層及び下層３２２、３２４を互いに挟んで加熱することなどによってシール領域３２６において共にシールされた上層３２２及び下層３２４を含むことができる。必要に応じて、複数行の熱的に生成されたシールをシール領域３２６において使用することもできる。好ましいものの必須ではない真空シールを使用することもでき、試験は真空シールの有無にかかわらず正常に行われた。バッグは、例えば水とすることができるチャンバ３５０内の流体３４０に対して流体密封される。

さらに、図９では、プレスチャンバ３５０が、望ましくはプロセス５００のステップ５１２において型を溶解させる目標温度まで（例えば、ワックスベースの型では５０℃まで）予備加熱された流体を保持する。次に、ステップ５１４において、グリーン状態の圧粉セラミック体１５０を内部に密封したバッグ３２０を等方圧プレスチャンバ流体３４０内に降下させる。次に、ステップ５１５において、等方圧プレスチャンバを閉じて密閉し、チャンバ流体に（例えば、１００～６００ＰＳＩの範囲の）圧力を加えてボディ１５０の全表面に基本的に等方圧を発生させる。ステップ５１６において、９０分などの期間にわたって圧力及び温度を維持して通路型１３０の材料を溶解させる。

上述したように、通路型はワックスベースの材料とすることができる。グリーン状態の圧粉セラミック体１５０が温かい流体によって加熱されると（単複の）通路型１３０も加熱され、型材が膨張、軟化及び溶解を開始する。この膨張によって、ボディ１５０内の通路の内壁に外向きの力が生じる。この外向きの力は、バッグ３２０を通じてボディ１５０の外面に加わる矢印３３０によって表す平衡の押圧力によって少なくとも部分的に打ち消され及び／又は平衡を保つ。

溶解した型材は、図１及び図２に示すポートＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ、ＯＰなどの任意のポート内、或いはこの目的で特異的に設けられた図８には示していない排出口又はその他の通路内に移動することができる。また、型材が溶解すると、その粘度は、（単複の）内部通路の周辺領域におけるボディ１５０の粉粒体間の小さな隙間に流入できる程度まで低下することができる。

ステップ５１６の期間の終了後には、ステップ５１８においてチャンバ３５０内の圧力を大気圧に低下させ、ステップ５２２においてチャンバを開いてバッグ３２０及びボディ１５０を取り出し、ステップ５２４においてボディ１５０からバッグ３２０を取り外す。ステップ５２２及び５２４の最中には、ステップ５２６においてボディ１５０をオーブン内で（例えば、１７５℃の空気中で）加熱することなどによって残存する型材が完全に除去されるまで、型材の再固化を防ぐためにボディを十分に（例えば、５０℃以上で）保温しておくことが好ましい。加熱中、ボディは、１又は２以上のポートＩＰ１、ＩＰ２、ＩＰ、ＯＰを通じて型材が排出されるように方向付けることができる。

ボディ及び型材は、ステップ５２６においてボディ１５０をオーブン内で加熱する前には、概ね図９の断面図に示す状態であることができる。図１０に示すように、型材がポート又は排出口（図示せず）内及び／又は内部通路を取り囲むボディ１５０の領域３６４内に移動することによって空隙３６０が出現することがある。図１１の断面図に示すように、ステップ５２６の加熱後には、（単複の）通路Ｐ及びボディ１５０から（単複の）型１３０が完全に除去されている。独立ステップとしてオーブン内で加熱する代替例として、焼結前に（加圧体の脱結合及び圧密化前に又はその一部として）加圧体を焼成する初期段階中に残りの型材を揮発させて除去することもできる。

図１２の断面図に示す本開示の別の代替態様によれば、ボディ１５０とバッグ３２０との間に力分散プレート３７０を配置することができる。例えば柔軟な金属又は高分子シートの形態のこれらのプレート３７０は、等方圧の局所的な力をボディ１５０のより広い領域にわたって分散させて、離型中に（単複の）型１３０の材料が溶解する際にこの圧力が（単複の）内部流体通路を崩壊させるあらゆる傾向を防ぐことができる。このようなプレートは、とりわけ図１２に示すような大きな寸法の（単複の）通路１３０のに対して平行に存在するボディの表面上で役立つことができる。

図７の実施形態に関して上述したように、特に加圧流体として液体ではなく気体を使用する場合には、例えば力分散プレート３７０に加えて存在できる又は力分散プレート３７０に組み込むことができるヒータを任意に使用することができる。

これに代えて又はこれに加えて、やはり図７の実施形態に関して説明したように、図９の等方圧プレスチャンバ３５０を同様に使用してＳｉＣ粉末の加圧を行って図３のステップ４０のように加圧体１５０を形成することもできる。

図１３の断面図に、図７のプレス装置であるか、それとも図９の等方圧加圧チャンバであるかにかかわらず、溶解した型材の除去を実行及び／又は支援するために使用できるさらなる又は別の特徴を示す。図１３で分かるように、ボディ１５０の１又は２以上の外面に接して１又は２以上のリザーバフレーム３８０を配置することができる。リザーバフレーム３８０は、ボディ１５０及びリザーバフレーム３８０内のリザーバ３８２に接触する比較的大きな表面積を含む。内部通路型１３０からリザーバ３８２に至る型材の流出のための１又は２以上のポート又は排出口３８６。リザーバフレーム３８０がボディ１５０に接触する表面積はボディ１５０に圧力を伝え、型材が軟化して流動すると、リザーバ３８２が溶解した型材３８４を受け取る。

別のさらなる又は代替態様では、図１４の１又は２以上のポート又は排出口３８６の代わりに、１又は２以上の力分散プレート３７０に１又は２以上の隆起部３８８又は「隆起チャネル」３８８（下方にチャネルを形成する隆起部）を含めて、溶解した型材が隆起チャネル３８８に沿って関連するリザーバフレーム３８０に流れることを可能にすることができる。図示のように、この態様におけるリザーバフレーム３８０は、これらが接して配置されるボディ１５０の側面に全面的に接触し、リザーバフレーム３８０の隣接する表面上にリザーバへの開口部を含むことができる。

図１３及び図１４に示すさらに別の代替実施形態によれば、型の除去を支援するために圧力差が望ましいものの圧密バッグ３２０及び関連する圧力チャンバ３５０の外部への通路が望ましくない場合又は利用不可能な場合には、図１３及び図１４の１又は２以上のチャンバ３８２を、加熱時にボディ１５０の残り部分と共に１又は２以上のチャンバ３８２の方向から型材に蒸気圧を加える液体で部分的に満たすことができる。他の１又は２以上のチャンバ３８２、３８４は液体を含まず、従って蒸気圧によってこれらのチャンバの方に促される溶解した型材を受け取ることができる。

図１３及び図１４に示すさらに別の代替実施形態によれば、型の除去を支援するために圧力差が望ましいものの圧密バッグ３２０及び関連する圧力チャンバ３５０の外部への通路が望ましくない場合又は利用不可能な場合、及び図示の実施形態が離型のみに使用されて加圧ステップにはさらに使用されない場合には、図１３及び図１４の１又は２以上のチャンバ３８２がボディ１５０と共に等方圧下に置かれた時に、チャンバが圧縮されて１又は２以上のチャンバ３８２の方向から型材に加わるガス圧を生じるように、これらのチャンバが圧縮可能材料で形成され、又は圧縮性材料を含むことができる。他の１又は２以上のチャンバ３８２、３８４は圧縮可能ではなく、従って圧縮可能なチャンバの圧縮によってこれらの方に促される溶解した型材を受け取ることができる。

図１５の断面図に示すさらに別のさらなる又は代替態様では、ボディ１５０の１又は２以上の表面上に、キャビティ３９２を含む力分散プレート３９０を採用することができる。キャビティ３９２は（図示の断面以外の平面において）相互接続され、１又は２以上のキャビティ３９２に入力又は出力ポートＩＰ、ＯＰが位置合わせされる。その後、型材が軟化して流動すると、（単複の）通路型１３０からの溶解した型材がキャビティ３９２に流入することができる。

図１６の断面に示すさらに別のさらなる又は代替態様では、一端が入力又は出力ポートに接合されてチャンバ３５０を貫通する１又は２以上のチューブ３９４を使用し、シール３９６によって流体密封性を維持することができる。この態様では、溶解した型材の除去を支援するために、（図の上部の矢印によって示すような）圧力の付与、又は（図の下部の矢印によって示すような）真空の付与、或いはこれらの両方を行うことができる。

型材及び型形成
上述したように、通路型は、成形、機械加工、３Ｄ印刷又はその他の好適な成形技術、或いはこれらの組み合わせによって取得することができる。通路型の材料は、有機熱可塑性物質などの有機材料とすることができる。型材は、加熱／溶解時の膨張を抑える１つの方法として、材料内に懸濁又は別様に分散した有機又は無機粒子を含むことができる。上述したように、通路型の材料は、比較的非圧縮性の材料、具体的には図６に関連して上述したように圧縮後のプレスＳｉＣ粉末の反発に比べて圧縮後の反発が低い材料であることが望ましい。粒子が詰まった型材は、圧縮後に低反発を示すことができる。当然ながら、圧縮下で一定程度の非弾性変形が可能な型材も低反発を有する傾向にある（例えば、損失係数の高い材料）。例えば、架橋をほとんど又は全く有していない重合物質、及び／又は圧縮時の局所的破砕又は微小破砕を可能にする何らかの局所的な硬さ又は脆弱さを有する材料は低反発を示すことができる。有用な型材としては、炭素粒子及び／又は無機粒子などの粒子が懸濁したワックス、ワックスを含むロジン（ｒｏｓｉｎ）、高弾性脆性熱可塑性物質（ｈｉｇｈ ｍｏｄｕｌｕｓ ｂｒｉｔｔｌｅ ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｓ）、さらにはココアバター中のココアパウダーなどの有機脂質（ｏｒｇａｎｉｃ ｆａｔｓ）に懸濁した有機固体、又はこれらの組み合わせが挙げられる。低融点金属合金、特に溶解時にほとんど又は全く膨張しない合金も型材として有用である。

型を溶解させて除去するために加熱すると、型材は、流れ去って膨張圧を緩和するのに十分なほど低い粘性に達する前に、望ましい程度よりも膨張する可能性がある。型の除去中に発生する圧力が過剰である場合には、形成されている通路が損傷する恐れがある。この潜在的問題点に対処するさらなる別の実施形態として、型の残り部分又は内側部分よりも融点が低い低融点材料の外層を有する型を使用することができる。型の残り部分よりも十分に低い融点を有する低融点材料を選択することにより、型を除去するために型を加熱した際に、型全体が有意に膨張する前に外層が低粘度に移行し、型の残り部分がさらに加熱され膨張して溶解すると外層が流れ去って、望ましくないほど高くなったはずの圧力を緩和することができる。低融点材料の融点と型の残り部分の融点との間の差分は、望ましくは少なくとも５℃、又は２０℃、又は４０℃であるが、一般的には８０℃以下である。外層は、第２の成形又は浸漬などによって形成することができる。

本明細書に開示する及び／又は本明細書に開示する方法によって生産されるデバイスは、一般に混合、反応分離を含む分離、抽出、結晶化、沈殿、或いは固体も含む流体の多相混合物を含む流体又は流体の混合物を含む流体の多相混合物を含む流体又は流体の混合物の別様な処理を伴ういずれかのプロセスを微細構造内で実行する上で有用である。この処理は、物理的プロセス、有機、無機、又は有機及び無機の両方の種の相互変換をもたらすプロセスとして定められる化学反応、生化学的プロセス、或いは他のいずれかの形態の処理を含むことができる。開示する方法及び／又は装置では、酸化、還元、置換、除去、添加、リガンド交換、金属交換及びイオン交換といった非限定的な反応のリストを実行することができる。具体的には、開示する方法及び／又は装置では、重合、アルキル化、脱アルキル化、ニトロ化、過酸化、スルホキシ化、エポキシ化、アンモキシ化、水素化、脱水素、有機金属反応、貴金属化学／均一触媒反応、カルボニル化、チオカルボニル化、アルコキシル化、ハロゲン化、デヒドロハロゲン化、デヒドロゲン化、ヒドロフォルミル化、カルボキシル化、脱カルボキシル化、アミノ化、アリール化、ペプチド結合、アルドール凝縮、シクロコンプレッション、デヒドロコンプレッション。シクロ縮合、脱水環化、エステル化、アミド化、複素環合成、脱水、アルコール分解、加水分解、アンモノリシス、エーテル化、酵素合成、ケタール化、ケン化、異性化、四級化、ホルミル化、相間移動反応、シリル化、ニトリル合成、リン酸化、オゾン分解、アジド化学、メタセシス、ヒドロシリル化、結合反応、及び酵素反応といった非限定的なリストのうちのいずれかの反応を実行することができる。

開示するプロセス及び製造可能な構造体は、モノリシックな閉鎖気孔率の炭化ケイ素体を含むとともに、１０μｍＲａ未満の、又は０．１～５μｍＲａの範囲の、或いは０．１～１μｍＲａの範囲の表面粗度を有する内面を有する蛇行流体通路が炭化ケイ素体内で延びる炭化ケイ素構造を提供できるという点で、さらなる応用分野に拡張することができる。

この構造体の炭化ケイ素は、公式に発表されている炭化ケイ素の米国政府標準理論的最大密度（又は複数の場合はその平均値）の少なくとも９５、９６、９７、９８又９９％の密度を有する。この構造体は、１％未満、０．５％未満、又は０．１％未満の開放気孔率を有する。

加圧水試験下での構造体の内圧抵抗は、少なくとも５０ｂａｒ、又は少なくとも１００ｂａｒ、或いは少なくとも１５０ｂａｒであることができる。

炭化ケイ素構造体は、高さｈによって分離された床及び天井と、床及び天井を接合する２つの対向する側壁とを含む蛇行流体通路の内面を有することができ、側壁は、高さｈの半分に対応する位置で高さｈに対して垂直に測定される幅ｗによって分離され、蛇行流体通路の高さｈは０．１～２０ｍｍの範囲である。蛇行流体通路の高さｈは、０．２～１５ｍｍの範囲、又は０．３～１２ｍｍの範囲であることができる。

内部通路を有する炭化ケイ素構造体を形成するプロセスは、粉末コーティングされた炭化ケイ素粉末の体積内に蛇行形状を有する通路の押込み流体通路型を配置することと、内部に型が存在する炭化ケイ素粉末の体積を加圧して加圧体を形成することと、加圧体を加熱して型を除去することと、加圧体を焼結して内部に蛇行流体通路を有するモノリシック炭化ケイ素構造体を形成することとを含むことができる。内部に型が存在する炭化ケイ素粉末の加圧は、一軸加圧又は等方加圧を含むことができる。加圧体を加熱して型を除去することは、加圧体を加熱しながら加圧することを含む。プロセスは、加圧体を焼結する前に加圧体を脱結合することをさらに含むことができる。プロセスは、蛇行形状を有する通路の押込み通路型を、通路型を成形及び／又は３Ｄプリントすることによって形成することをさらに含むことができる。

プロセスは、押込み通路型の残り部分の融点よりも低い融点を有する低融点材料の外層を有する押込み通路型を形成することをさらに含むことができる。低融点材料の融点は、押込み通路型の残り部分の融点よりも少なくとも５℃低いことができる。

説明目的で例示的な実施形態及び実施例を示したが、上述した説明は、決して本開示及び添付の特許請求の範囲を限定するように意図するものではない。従って、上述した実施形態及び実施例には、本開示の趣旨及び様々な原則から実質的に逸脱することなく変形及び修正を行うことができる。このような全ての修正及び変形は、本開示の範囲内で本明細書に含まれるとともに、以下の特許請求の範囲によって保護されるように意図される。

３０ ステップ３０
４０ ステップ４０
５０ ステップ５０
５４ ステップ５４
６０ ステップ６０
７０ ステップ７０
１００ プレスエンクロージャ
１１０ プラグ
１２０ ＳｉＣ粉末
１３０ 通路型
１４０ ピストン又はラム
１５０ 加圧体
１６０ 流体ポート
２００ モノリシック炭化ケイ素体
ＡＦ 一軸力
Ｐ 通路

Claims (30)

1. 炭化ケイ素フローリアクタ流体モジュールであって、
   モノリシック閉鎖気孔率炭化ケイ素体と、
   前記炭化ケイ素体を貫通する、内面を有する蛇行流体通路と、
   を備え、前記内面は、１０μｍＲａ未満の表面粗度を有する、
   ことを特徴とする流体モジュール。
2. 前記表面粗度は、０．１～５μｍＲａの範囲である、
   請求項１に記載の流体モジュール。
3. 前記表面粗度は、０．１～１μｍＲａの範囲である、
   請求項１に記載の流体モジュール。
4. 前記炭化ケイ素体の前記炭化ケイ素は、炭化ケイ素の理論的最大密度の少なくとも９５％の密度を有する、
   請求項１から３のいずれかに記載の流体モジュール。
5. 前記炭化ケイ素体の前記炭化ケイ素は、炭化ケイ素の理論的最大密度の少なくとも９６％の密度を有する、
   請求項４に記載の流体モジュール。
6. 前記炭化ケイ素体の前記炭化ケイ素は、炭化ケイ素の理論的最大密度の少なくとも９７％の密度を有する、
   請求項４に記載の流体モジュール。
7. 前記炭化ケイ素体の前記炭化ケイ素は、炭化ケイ素の理論的最大密度の少なくとも９８％の密度を有する、
   請求項４に記載の流体モジュール。
8. 前記炭化ケイ素体の前記炭化ケイ素は、炭化ケイ素の理論的最大密度の少なくとも９９％の密度を有する、
   請求項４に記載の流体モジュール。
9. 前記流体モジュールは、１％未満の開放気孔率を有する、
   請求項４から８のいずれかに記載の流体モジュール。
10. 前記流体モジュールは、０．５％未満の開放気孔率を有する、
    請求項４から８のいずれかに記載の流体モジュール。
11. 前記流体モジュールは、０．１％未満の開放気孔率を有する、
    請求項４から８のいずれかに記載の流体モジュール。
12. 加圧水試験下での前記流体モジュールの内圧抵抗が少なくとも５０ｂａｒである、
    請求項１から１１のいずれかに記載の流体モジュール。
13. 加圧水試験下での前記流体モジュールの内圧抵抗が少なくとも１００ｂａｒである、
    請求項１から１１のいずれかに記載の流体モジュール。
14. 加圧水試験下での前記流体モジュールの内圧抵抗が少なくとも１５０ｂａｒである、
    請求項１から１１のいずれかに記載の流体モジュール。
15. 前記蛇行流体通路の前記内面は、高さｈによって分離された床及び天井と、前記床及び前記天井を接合する２つの対向する側壁とを含み、前記側壁は、前記高さｈの２分の１に対応する位置で前記高さｈに対して垂直に測定される幅ｗによって分離され、前記蛇行流体通路の前記高さｈは０．１～２０ｍｍの範囲である、
    請求項１から１４のいずれかに記載の流体式モジュール。
16. 前記蛇行流体通路の前記高さｈは０．２～１５ｍｍの範囲である、
    請求項１５に記載の流体モジュール。
17. 前記蛇行流体通路の前記高さｈは０．３～１２ｍｍの範囲である、
    請求項１５に記載の流体モジュール。
18. 前記側壁が前記床に交わる前記内面は、０．１～３ｍｍの範囲の曲率半径を有する、
    請求項１５から１７のいずれかに記載の流体モジュール。
19. 前記側壁が前記床に交わる前記内面は、０．３ｍｍ～２ｍｍの範囲の曲率半径を有する、
    請求項１５から１７のいずれかに記載の流体モジュール。
20. 前記側壁が前記床に交わる前記内面は、０．６ｍｍ～１ｍｍの範囲の曲率半径を有する、
    請求項１５から１７のいずれかに記載の流体モジュール。
21. フローリアクタのための炭化ケイ素流体モジュールを形成するプロセスであって、
    粉末コーティングされた炭化ケイ素粉末の体積内に、蛇行形状を有する通路の押込み流体通路型を配置することと、
    前記型が内部に存在する炭化ケイ素粉末の体積を加圧して加圧体を形成することと、
    前記加圧体を加熱して前記型を除去することと、
    前記加圧体を焼結して、貫通する蛇行流体通路を有するモノリシック炭化ケイ素流体モジュールを形成することと、
    を特徴とするプロセス。
22. 前記型が内部に存在する前記炭化ケイ素粉末の体積を加圧して加圧体を形成することは、一軸加圧を含む、
    請求項２１に記載のプロセス。
23. 前記型が内部に存在する前記炭化ケイ素粉末の体積を加圧して加圧体を形成することは、等方圧プレスでの等方加圧を含む、
    請求項２１に記載のプロセス。
24. 前記加圧体を加熱して前記型を除去することは、前記加圧体を加熱しながら加圧することを含む、
    請求項２３に記載のプロセス。
25. 前記加圧体を加圧することは、前記等方圧プレスで実行される、
    請求項２４に記載のプロセス。
26. 前記加圧体を焼結する前に、前記加圧体を脱結合することをさらに含む、
    請求項２１に記載のプロセス。
27. 蛇行形状を有する通路の押込み通路型を、前記通路型を成形することによって形成することをさらに含む、
    請求項２１に記載のプロセス。
28. 蛇行形状を有する通路の押込み通路型を、前記通路型を３Ｄ印刷することによって形成することをさらに含む。
29. 低融点材料の外層を有する押込み通路型を形成することをさらに含み、前記低融点材料は、前記押込み通路型の残り部分の融点よりも低い融点を有する、
    請求項２１に記載のプロセス。
30. 前記低融点材料の融点は、前記押込み通路型の残り部分の融点より少なくとも５℃低い、
    請求項２９に記載のプロセス。

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