JP3469798B2 - モノリス形状セラミック多孔質支持体及びガス分離膜エレメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種ガスを高効率
かつ高性能に分離・精製するためのガス分離膜製膜用の
セラミック多孔質支持体及び分離膜エレメントに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミック多孔質体は、各種産業分野で
分離、濃縮、精製等の工程で利用されている。また近
年、環境問題が地球規模で一層深刻となっており、各種
環境汚染ガス浄化装置用あるいは有毒ガス検出用触媒担
体等へも利用されている。

【０００３】多成分混合ガスから特定成分濃縮ガスを得
る方法として、ガス分離用有機膜又は無機膜による方法
が検討されているが、有機膜は耐熱性が低いため高温環
境下での使用に不適当である。また、有機膜は、使用ガ
ス種により腐食の影響を受けるために膜寿命が低下す
る。従って、有機膜には、これらによる分離係数および
透過率の低下等の問題が生じる。

【０００４】有機膜と比較して、無機膜は耐熱性・耐食
性・耐熱衝撃性に優れるため過酷環境下での使用におい
て有望視されているが、無数の極微細孔を有するモルキ
ュラーシーブ（分子ふるい）膜として知られるゼオライ
ト膜、ゾル−ゲル膜等をガス分離用膜として使用する場
合には、使用環境により機械的・熱的強度がある程度必
要である。しかし、機械的強度を大きくするため、膜厚
を大きくするとガス透過率は低下する。

【０００５】従って、透過率低下を抑制するとともに薄
く製膜される無機分離膜部分に強度を付加するために、
無機分離膜はセラミック多孔質支持体に形成して分離膜
エレメントとしている。このような分離膜エレメント
は、傾斜機能化させた非対称膜構造とし、かつ支持体細
孔内への製膜あるいは分離膜部を無欠陥にて薄膜化する
技術等が必要である。

【０００６】従来から、このような製膜プロセスととも
にセラミック多孔質支持体について様々な研究がなさ
れ、上記用途に適する種々のセラミック多孔質支持体が
提案されている。例えば、厳密かつ容易に細孔径を制御
可能な主にムライト結晶およびアルミナ結晶からなる焼
結体である、細孔径のモード径および５０％径がそれぞ
れ０．１〜２μｍの範囲かつ最大細孔径が５μｍ以下で
あるゼオライト膜形成用セラミック多孔質支持体（特開
平９−７１４８１号公報）、等が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の特開平９−７１
４８１号公報では、セラミック多孔質支持体部分におい
てガス透過挙動に伴う透過率の低下を大きく生じないた
めに、焼成時の粒成長速度の遅いムライト結晶およびア
ルミナ結晶の混合晶からなる焼結体を用いて、細孔径の
モード径および５０％径をそれぞれ０．１〜２μｍかつ
最大細孔径を５μｍ以下の範囲に厳密制御可能なセラミ
ック多孔質支持体が開発されている。

【０００８】このような多孔質支持体をゼオライト膜、
ゾル−ゲル膜等の種々の実用ガス分離膜形成用支持体と
してガス分離・精製プロセスで使用する場合には、透過
に必要な支持体内移動距離が大きく、細孔径が小さく、
透過抵抗の大きい微細構造であるほどガスに生じる全圧
損は大きくなる。従って、前記多孔質支持体をモノリス
形状（共通の端面に開口し互いに連通しない複数のチャ
ンネルを有する柱状等の立体形状）にして実用プロセス
等に適用する場合には、分離膜を薄く製膜してモノリス
形状分離膜エレメントとしても、高効率な分離プロセス
が得られないという問題点がある。

【０００９】そこで本発明は、上記のような従来技術に
おける問題点を解決して、ガスの分離を高効率で行うこ
とができるとともに製膜性に優れ実質的に欠陥の少ない
十分緻密な無機質分離膜を形成することができる、モノ
リス形状セラミック多孔質支持体、及びモノリス形状分
離膜エレメントを提供しようとするものである。即ち、
モノリス形状セラミック多孔質支持体の各チャンネル内
面にガス分離用無機多孔質膜等を製膜した非対称膜を製
造する場合、従来技術よりもガスの透過特性と製膜性の
双方における高レベルな適合および高い膜面積密度（空
間に占める有効膜面積の割合）を有する分離膜エレメン
トを形成することができるモノリス形状セラミック多孔
質支持体、及びモノリス形状分離膜エレメントを提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】無機質分離膜を形成する
セラミック多孔質支持体がモノリス形状である場合に
は、無機質分離膜を形成する支持体として、チャンネル
の内径とチャンネルの径方向における支持体の外径の比
を特定しかつ支持体の平均細孔径を特定したセラミック
多孔質支持体を用いることにより、各種分離プロセスを
高効率で行うことができるとともに製膜性に優れ実質的
に欠陥のない十分緻密な無機質分離膜を形成することが
できる、ということを見出し本発明を完成するに至っ
た。

【００１１】第１の視点において、本発明によれば、共
通の端面に開口し互いに連通しない８０以上のチャンネ
ルを有するモノリス形状のセラミック多孔質支持体であ
って、前記チャンネルの内径の平均と、前記チャンネル
の径方向における前記支持体の外径の比は０．８〜３：
２０〜６０であり、前記支持体の平均細孔径は５〜３０
μｍであり、前記チャンネルの内径の平均は０．９〜
２．２ｍｍであり、前記チャンネルの径方向における前
記支持体の外径は３０〜５０ｍｍであるガス分離膜製膜
用のモノリス形状セラミック多孔質支持体により上記目
的を達成することができる。前記支持体は、次のように
することができる。

【００１２】前記チャンネルの内径の平均と、前記チャ
ンネルの径方向における前記支持体の外径の比を１〜
２．２：３０〜４８にすることができる。前記支持体の
平均細孔径を５〜１５μｍにすることができる。

【００１３】また、第２の視点において、本発明によれ
ば、本発明のモノリス形状セラミック多孔質支持体と、
前記支持体を被覆する平均細孔径０．５〜３ｎｍの無機
質分離膜を有するガス分離膜エレメントにより上記目的
を達成することができる。また、第３の視点において、
本発明によれば、モノリス形状セラミック多孔質支持体
と、前記支持体を被覆する平均細孔径０．５〜３ｎｍの
無機質分離膜を有し、前記支持体は、共通の端面に開口
し互いに連通しない複数のチャンネルを有するモノリス
形状のセラミック多孔質支持体であって、前記チャンネ
ルの内径の平均と、前記チャンネルの径方向における前
記支持体の外径の比は０．８〜３：２０〜６０であり、
前記支持体の平均細孔径は５〜３０μｍであるガス分離
膜エレメントにより上記目的を達成することができる。
前記分離膜エレメントは、１層以上の中間層を介して前
記支持体を被覆する無機質分離膜を有することができ
る。以下、本発明の着想について説明する。

【００１４】上記従来技術の問題点には、特にモノリス
形状支持体外直径および前記支持体断面内各チャンネル
の位置による影響も大きく付随される。例えば、ゼオラ
イト膜を多孔質支持体表面上に製膜した非対称膜におい
ては、多孔質支持体部分の結晶粒径が大きい場合には、
比較的大きな支持体細孔内でゼオライト結晶が形成され
る。支持体細孔内の製膜だけでは膜の大面積化にともな
い無欠陥化が困難なため、ゼオライト膜部分の膜厚は無
欠陥化および強度付加のためにある程度大きくする必要
があるので、ゼオライト膜の透過率はさらに減少する。
また、ゾル−ゲル膜においても多孔質支持体部分の結晶
粒径が大きい場合には、製膜時に支持体内へのゾルの浸
透性が良好なためにゲル化あるいは膜形成が困難となる
傾向がある。

【００１５】従って、モノリス形状セラミック多孔質支
持体において、製膜するガス分離膜（前記多孔質支持体
と前記ガス分離膜との間に形成される少なくとも１層の
中間層を含む）の材質・製膜法に依存せずに高効率な分
離プロセスを実現可能にするためには、ガス透過時の圧
力エネルギ損失を小さくしかつ製膜性も良好とするため
に、透過断面形状の影響についても考慮した細孔構造を
有するセラミック多孔質支持体において各種製膜プロセ
ス制御を開発することが重要である。本発明者は、以上
のような内容も知見して本発明を完成するに至った。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態につい
て説明する。なお、本発明において数値範囲の記載は、
両端値のみならず、その中に含まれる全ての任意の中間
値を含むものとする。

【００１７】〔モノリス形状セラミック多孔質支持体〕
本発明における支持体は、共通の端面に開口し互いに連
通しない複数のチャンネルを有するモノリス形状のセラ
ミック多孔質支持体、即ち、共通の端面に開口し互いに
連通しない複数のチャンネル（一般的には、貫通孔）を
有する３次元形状であるモノリス形状のセラミック多孔
質支持体である。

【００１８】本発明における支持体は、前記複数のチャ
ンネルを、好ましくは同じ方向に平行ないし略平行に配
置する。モノリス形状セラミック多孔質支持体の形状と
しては、例えば、円柱等の柱状体の高さ方向に略平行に
複数のチャンネルを有するものがある。チャンネルの径
方向の断面の形状は、典型的には円形あるいは楕円形で
ある。前記複数のチャンネルについて、チャンネルの径
の寸法及び径方向の断面の形状は一定にすることができ
る。

【００１９】チャンネルの内径の平均と、チャンネルの
径方向における支持体の外径の比は０．８〜３：２０〜
６０（好ましくは１．０〜２．５：２５〜５０、より好
ましくは１．１〜２．２：３０〜４８、さらに好ましく
は１〜２．２：３０〜４８）である。ここで、チャンネ
ルの径方向における支持体の外径とは、前記外径の平均
的な径（例えば、楕円等においては平均直径）である。

【００２０】支持体の平均細孔径は、５〜３０μｍ（好
ましくは５〜２０μｍ、より好ましくは５〜１５μｍ、
さらに好ましくは５〜１０μｍ）である。

【００２１】支持体は、共通の端面に開口し互いに連通
しないチャンネルを５０〜８００有することができ、好
ましくは８０以上、より好ましくは１００以上有するこ
とができる。

【００２２】支持体の外径は、例えば２５〜６０ｍｍ
（好ましくは３０〜５０ｍｍ）にすることができる。チ
ャンネルの内径は、例えば０．９〜２．５ｍｍ（好まし
くは１．０〜２．２ｍｍ、より好ましくは０．９〜２．
２ｍｍ）にすることができる。

【００２３】支持体は、各種の無機質材料、例えばアル
ミナ、ムライト等で形成することができる。

【００２４】〔分離膜エレメント〕本発明の分離膜エレ
メントは、本発明のモノリス形状セラミック多孔質支持
体と、前記支持体を被覆する無機質分離膜を有する。無
機質分離膜は、好ましくは実質的に欠陥のない十分に緻
密な膜であり、少なくとも走査電子顕微鏡（倍率５００
０倍）による観察により欠陥を見つけることができない
程度に緻密な膜である。

【００２５】無機質分離膜の厚さは、例えば１０〜２０
０μｍにすることができ、好ましくは１０〜６０μｍ
（より好ましくは１０〜２０μｍ）にする。支持体の平
均細孔径と無機質分離膜の厚さの比は、１：３〜１：４
０にすることができ、好ましくは１：１〜１：２０（よ
り好ましくは１：１〜１：３）にする。

【００２６】本発明の分離膜エレメントは、１層以上の
中間層を介して前記支持体を被覆する無機質分離膜を有
することができる。中間層は、好ましくは実質的に欠陥
のない十分に緻密な膜であり、少なくとも走査電子顕微
鏡（倍率５０００倍）による観察により欠陥を見つける
ことができない程度に緻密な膜である。

【００２７】中間層の平均細孔径は、０．０１〜５μｍ
にすることができる。中間層の厚さは、例えば１０〜１
００μｍにすることができ、好ましくは５〜５０μｍ
（より好ましくは５〜２０μｍ）にする。支持体の平均
細孔径と中間層の厚さの比は、１：３〜１：２０にする
ことができ、好ましくは１：１〜１：１０（より好まし
くは１：１／２〜１：５）にする。

【００２８】無機質分離膜としては、例えば、気体の分
離膜として使用することのできる各種の無機質分離膜を
用いることができる。例えば、ゼオライト膜、シリカ膜
等がある。

【００２９】本発明における中間層は、好ましくは、支
持体の平均細孔径よりも小さい平均細孔径を有する多孔
質層である。分離膜の平均細孔径は、中間層の平均細孔
径よりも小さくすることも大きくすることもできる。

【００３０】本発明のモノリス形状セラミック多孔質支
持体の好適な例として、例えば、次のものがある。

【００３１】（１）外径が３２ｍｍの円柱の高さ方向
（外径に対して直角方向）に内径約２ｍｍのチャンネル
を９１有するモノリス形状セラミック多孔質支持体。 （２）外径が３４ｍｍの円柱の高さ方向（外径に対して
直角方向）に内径約１．９ｍｍのチャンネルを１２７有
するモノリス形状セラミック多孔質支持体。 （３）外径が３５ｍｍの円柱の高さ方向（外径に対して
直角方向）に内径約１．８ｍｍのチャンネルを１６９有
するモノリス形状セラミック多孔質支持体。 （４）外径が３７ｍｍの円柱の高さ方向（外径に対して
直角方向）に内径約１．７ｍｍのチャンネルを２１７有
するモノリス形状セラミック多孔質支持体。 （５）外径が３８ｍｍの円柱の高さ方向（外径に対して
直角方向）に内径約１．６ｍｍのチャンネルを２７１有
するモノリス形状セラミック多孔質支持体。

【００３２】（６）外径が３９ｍｍの円柱の高さ方向
（外径に対して直角方向）に内径約１．５ｍｍのチャン
ネルを３３１有するモノリス形状セラミック多孔質支持
体。 （７）外径が４１ｍｍの円柱の高さ方向（外径に対して
直角方向）に内径約１．４ｍｍのチャンネルを３９７有
するモノリス形状セラミック多孔質支持体。 （８）外径が４２ｍｍの円柱の高さ方向（外径に対して
直角方向）に内径約１．３ｍｍのチャンネルを４６９有
するモノリス形状セラミック多孔質支持体。 （９）外径が４４ｍｍの円柱の高さ方向（外径に対して
直角方向）に内径約１．２ｍｍのチャンネルを５４７有
するモノリス形状セラミック多孔質支持体。 （１０）外径が４５ｍｍの円柱の高さ方向（外径に対し
て直角方向）に内径約１．１ｍｍのチャンネルを６３１
有するモノリス形状セラミック多孔質支持体。 （１１）外径が４６ｍｍの円柱の高さ方向（外径に対し
て直角方向）に内径約１．１ｍｍのチャンネルを７２１
有するモノリス形状セラミック多孔質支持体。

【００３３】単一のモノリス形状エレメント（即ち、モ
ノリス形状セラミック多孔質支持体と、前記支持体を被
覆する無機多孔質分離膜を有する分離膜エレメント）全
体として高効率なプロセスを実際のガス分離・精製プロ
セスにおいて得るために、ガス分離膜形成用セラミック
多孔質支持体では、支持体部分においてガス透過に伴う
圧力エネルギ損失を大きく生じさせないために細孔径分
布の厳密制御が必要である。但し、支持体部分の細孔径
分布が大きくなる場合、ガス分離膜を種々の製膜プロセ
スにより支持体表面上あるいは細孔内に製膜する時にお
いて、例えば比較的強度の小さいゼオライトを支持体細
孔内に製膜して薄膜に強度を付加するには支持体内細孔
は小さい方が好都合である。

【００３４】過大な細孔径を有する（細孔径が大きい）
支持体では、分離膜として例えばゼオライト膜を形成す
る場合、支持体細孔内でゼオライト結晶が形成されるた
めに膜の大面積化にともなう無欠陥化が非常に困難とな
る。これでは、無欠陥化および強度付加のために分離膜
を厚くする必要があり膜内エネルギ損失の発生につなが
る。また、ゾル−ゲル法により無機質分離膜を製膜する
場合においては、支持体内細孔の径が大きすぎるとゾル
が支持体内にまで浸透しゲル化あるいは膜化が困難とな
るために、細孔分布の大きな支持体表面上に中間層を１
層あるいは多層作製した後、ゾル−ゲル法により薄い膜
を何回も繰返し作製し無欠陥化する必要がある。

【００３５】従って、現段階においてガス透過特性およ
び膜面積密度の双方が良好なモノリス形状セラミック多
孔質支持体および各種ガス分離用膜により高効率な分離
・精製プロセスを実現可能とするために、支持体透過断
面形状（チャンネル設置位置・数・内径、支持体外径）
の影響について考慮し、支持体内細孔径の影響により大
きな圧損を生じ得るモノリス形状セラミック支持体にお
いて、各種ガス分離プロセスに最適な支持体内細孔径の
範囲を得た。

【００３６】この結果を適用することにより、各種ガス
分離プロセスにおいて分離膜材質・製膜法に依存しな
い、支持体部分でエネルギ損失を大きく発生しない、分
離プロセス効率向上のため必要以上に製膜性を損なわな
い、分離膜部分で無欠陥化および強度付加のための膜厚
増加を大きく必要としないセラミック多孔質支持体細孔
構造を得ることが可能である。

【００３７】支持体断面形状においてガス透過効率に影
響を及ぼす主因子としては、特にモノリス支持体外直径
（ガス透過に必要な支持体内移動距離と関係）および支
持体断面内各チャンネル位置を想定した。材料微細構造
によるガス透過抵抗の相違、使用環境およびガス種によ
る粘・圧縮性の相違はあるものの、非対称膜としての使
用時においてはガス流は緩やかであるため、形状効果と
しての支持体断面内各チャンネルのサイズ・位置・数お
よび使用条件としての粘・圧縮性の多少の相違により生
じる膜と支持体内の圧力エネルギ損失に付随される非線
形項、摩擦項の影響は、本発明で提案する支持体の適用
において小さいあるいは低圧などの使用条件により無視
出来、本発明の支持体構造で形状および使用条件を変更
しての適用が可能である。

【００３８】本発明のモノリス形状セラミック多孔質支
持体は、各チャンネル内面にガス分離用膜等を製膜した
非対称膜を製造する場合につき、支持体断面形状と支持
体細孔分布とにおける高レベルな適合を有するため、モ
ノリス形状エレメント全体としての分離プロセス効率、
製膜性、透過特性および膜面積密度を従来のものよりも
良好にすることが容易に可能である。

【００３９】本発明のモノリス形状セラミック多孔質支
持体により、支持体内各チャンネル内表面にガス分離用
膜等を製膜し非対称膜とする場合に、均質かつ緻密な中
間層あるいは分離膜を欠陥の発生を抑制しつつ薄く調製
することにより、高効率かつ高性能な非対称膜の製造が
期待でき、それに付随して各種製膜プロセスにおいて種
々の細孔径を有する膜の支持体としての適用等が可能で
ある。

【００４０】本発明のモノリス形状セラミック多孔質支
持体に各種の製膜プロセスを適用することができる。
尚、本発明は従来のセラミック支持体のうち、モノリス
形状多孔質支持体構造において細孔構造（支持体の平均
細孔径）と断面形状（チャンネルの内径と支持体の外径
の比）を加えるもので、その他のことは従来技術と同じ
である。

【００４１】

【実施例】［実施例１］出発原料として、水酸化ナトリ
ウム、臭化テトラプロピルアンモニウム（ＴＰＡＢ
ｒ）、蒸留水、シリカゾル（触媒化成工業製：ＳＩ−３
０）を用いた。これらの原料を、ＴＰＡＢｒ：Ｎ₂Ｏ：
ＳｉＯ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：０．０５：１：８０の比になるよ
うに混合し、ゼオライト合成用ゾルを得た。このゾルは
マグネチックスターラーで混合撹拌した後、ダイヤモン
ドファインミル（三菱重工製）を用いて、ジルコニア製
玉石（直径０．３ｍｍ）により混合・粉砕した。

【００４２】このゾルおよびモノリス形状アルミナ多孔
質支持体（外径３０ｍｍ×長さ１００ｍｍ：円筒内に内
径２ｍｍのチャンネルを９１設置）を図１のようにオー
トクレーブにおけるテフロン内筒内の支持体ホルダに設
置し、オートクレーブ内を真空引きし、支持体内細孔に
残存する気泡を除去し支持体の細孔内をゼオライト合成
用ゾルで満たした後、１７０℃で７２時間水熱合成をし
た。水熱合成後の支持体は８０℃の温水で洗浄し、さら
に超音波洗浄して蒸留水で置換した後、乾燥（１００
℃、２４ｈｒ.）した。その後の焼成（６００℃、２ｈ
ｒ.）により結晶中のＴＰＡＢｒを除去した。

【００４３】モノリス形状セラミック多孔質支持体の平
均細孔直径および気孔率を水銀圧入法により測定したと
ころそれぞれ１１．３μｍ、４０％であった。ＸＲＤ
（Ｘ線回折法、以下同様。）の結果から得られたゼオラ
イト膜はＭＦＩ型であることが確認された。また同様の
結果では、ゼオライト膜の有する細孔径は約０．６ｎｍ
であり、一般的なＭＦＩの細孔径に一致した。

【００４４】［比較例１］モノリス形状セラミック多孔
質支持体の平均細孔直径および気孔率をそれぞれ０．９
μｍ、４０％とした他は実施例１と同様な条件でＭＦＩ
型ゼオライト膜を形成した。ＸＲＤの結果から、得られ
たＭＦＩ型ゼオライト膜の有する細孔径は実施例１と同
様であることが確認された。

【００４５】［実施例２］５０％粒子径が３６．８μｍ
のアルミナ粒子（昭和電工製）１００重量部、フリット
ガラス（岩城硝子製）１０重量部を混練機により混練し
た後、有機バインダーとしてメチルセルロース系バイン
ダーのメトローズ（信越化学製）６．３重量部を添加し
て混合した。これと、ワックスエマルジョン２重量部、
ポリエーテル系合成油の潤滑剤２重量部に水１９重量部
を加えて混合撹拌したものとを混練し、押出し成形用坏
土を得た。

【００４６】このような組成の坏土をモノリス形状用口
金を有する押出成形機によりモノリス断面形状（外径３
０ｍｍ、チャンネル：内径２ｍｍ×９１）で押出し成形
した後、マイクロ波乾燥し、空気雰囲気で焼成しモノリ
ス形状セラミック多孔質支持体を得た。焼成温度は１４
５０℃、焼成時間は２時間とした。得られた多孔質支持
体の平均細孔直径および気孔率を水銀圧入法により測定
したところそれぞれ１２．２μｍ、３９％であった。

【００４７】［実施例３］坏土の組成において５０％粒
子径が１４．９μｍのアルミナ粒子（昭和電工製）１０
０重量部、フリットガラス（岩城硝子製）１０重量部、
メトローズ８重量部、ワックスエマルジョン２重量部、
ポリエーテル系合成油の潤滑剤２重量部および水２５重
量部とした他は実施例２と同様な条件でモノリス形状セ
ラミック多孔質支持体を得た。得られた多孔質支持体の
平均細孔直径および気孔率を水銀圧入法により測定した
ところそれぞれ５．２μｍ、４１％であった。

【００４８】［実施例４］坏土の組成でポリエーテル系
合成油の潤滑剤無添加、メトローズ７重量部および水２
１．６７重量部とし、モノリス断面形状（外径３０ｍ
ｍ、チャンネル：内径２ｍｍ×９１）で押出し成形した
他は実施例２と同様な条件でモノリス形状セラミック多
孔質支持体を得た。得られた多孔質支持体の平均細孔直
径および気孔率を水銀圧入法により測定した結果は実施
例２と同様である。

【００４９】［比較例２］平均１次粒子径４．５μｍか
つ狭い粒度分布幅を有するアルミナ微粒子（住友化学
製）１００重量部、有機バインダーとしてのメトローズ
５重量部を混練機により混練した。これと、ワックスエ
マルジョン２重量部、ポリエーテル系合成油の潤滑剤２
重量部に水２２重量部を加えて混合撹拌したものとを混
練し、押出し成形用坏土を得た。

【００５０】このような組成の坏土をモノリス形状用口
金を有する押出成形機により９１孔モノリス断面形状
（外径３０ｍｍ、チャンネル内径２ｍｍ）で押出し成形
した後、マイクロ波乾燥し、空気雰囲気で焼成しモノリ
ス形状セラミック多孔質支持体を得た。焼成温度は１４
５０℃、焼成時間は２時間とした。得られた多孔質支持
体の平均細孔直径および気孔率を水銀圧入法により測定
したところそれぞれ１．０μｍ、４１％であった。

【００５１】［実施例５］平均粒子径約３μｍのアルミ
ナ粉末１００重量部、イオン交換水７５重量部、有機バ
インダー（水溶性アクリル樹脂、固形分３０重量％）４
５重量部、ポリカルボン酸塩の分散剤０．１重量部を直
径３ｍｍのアルミナ玉石と共にアルミナポットにて混合
（１６ｈｒ.）し、中間層形成用スラリーを得た。

【００５２】この中間層形成用スラリーを、実施例２と
同様にして得たモノリス形状を有する多孔質支持体のチ
ャンネル表面に接触含浸させ中間層を形成し、乾燥後、
焼成した（１４５０℃、２ｈｒ.）。得られた中間層の
平均細孔径は０．９μｍであった。さらに分離層作製の
ために、微少量のＨＮＯ₃を添加してＳｉ(ＯＣ₂Ｈ₅)₄を
加水分解させることにより３種の分離層作製用溶液を調
製した。調製した溶液の組成を表１に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】表１中、溶液ＡおよびＢは、それぞれ約２
０分間および１０分間の加熱後に使用した。最初に、上
記中間層の形成により非対称膜構造を有することとなっ
たモノリス形状（外径３０ｍｍ×長さ１００ｍｍ：円筒
内に内径２ｍｍのチャンネルを９１具備）アルミナ多孔
質支持体のチャンネル表面に、調製した溶液を数秒間含
浸させた後、すぐに余分の溶液を排除した。その後、２
００℃付近で乾燥後、４５０℃まで加熱処理した。

【００５５】調製したＡ、Ｂ、Ｃの各溶液を順に用い
て、これらの操作（上述のような溶液の含浸から加熱処
理までの操作）を溶液Ａ，Ｂでは各２回、溶液Ｃでは５
回繰り返しおこない厚さ約４μmのシリカ薄膜を作製し
た。得られたシリカ薄膜の平均細孔径をＡｒ吸着法によ
り測定したところ約０．５ｎｍであった。断面のＳＥＭ
（走査電子顕微鏡）観察から、支持体表面上においてシ
リカ薄膜は均質でありかつ大きなクラック等の無いこと
は確認された。

【００５６】［実施例６］実施例３と同様にして得たモ
ノリス形状セラミック多孔質支持体を用いた他は実施例
５と同様な条件で厚さ約４μｍのシリカ薄膜を支持体表
面上に作製した。また、得られたシリカ薄膜および中間
層の平均細孔径は、それぞれ約０．５ｎｍおよび約０．
９μｍであった。また、断面のＳＥＭ観察から、得られ
たシリカ薄膜の表面にはクラック等の欠陥は確認されな
かった。

【００５７】［比較例３］比較例２と同様にして得たモ
ノリス形状セラミック多孔質支持体を用いた他は実施例
５と同様な条件（作製プロセスにおいて中間層形成の工
程は省いた）で厚さ約４μｍのシリカ薄膜を作製した。
得られたシリカ薄膜の平均細孔径は、約０．５ｎｍであ
った。また、断面のＳＥＭ観察からは、得られたシリカ
薄膜表面でクラック等欠陥は確認されなかった。

【００５８】［実施例７］平均粒子径約３μｍのアルミ
ナ粉末１００重量部、イオン交換水７５重量部、有機バ
インダー（水溶性アクリル樹脂、固形分３０重量％）４
５重量部、ポリカルボン酸塩の分散剤０．１重量部を直
径３ｍｍアルミナ玉石と共にアルミナポットにて混合
（１６ｈｒ.）し、中間層形成用スラリーを得た。

【００５９】この中間層形成用スラリーを、実施例２と
同様にして得たモノリス形状を有する多孔質支持体のチ
ャンネル表面に接触含浸させ中間層を形成し、乾燥後、
焼成した（１４５０℃、２ｈｒ.）。得られた中間層の
平均細孔径は０．９μｍであった。

【００６０】さらに、分離膜作製のために１モルのＡｌ
(ＯＣ₄Ｈ₉)₃を水２リットルに撹拌しつつ加えて、約９
０℃で１時間保持後、１モルのＡｌ(ＯＣ₄Ｈ₉)₃につき
０．０７モルのＨＮＯ₃を添加してゾル粒子を解膠させ
分離層作製用ベーマイト（γ−ＡｌＯＯＨ）ゾルを調製
した。調製したゾルは、リアクター内において２時間加
熱後、環流条件下に約９０℃で保持した。

【００６１】上記非対称膜構造を有するモノリス形状
（外径３０ｍｍ×長さ１００ｍｍ：円筒内に内径２ｍｍ
のチャンネルを９１具備）アルミナ多孔質支持体のチャ
ンネル表面に、調製した分離膜作製用ゾルを数秒間含浸
した後、すぐに余分の溶液を排除した。その後、チャン
バー内で乾燥後（４０℃、３ｈｒ.、相対湿度約６
％）、仮焼（３９０℃、３ｈｒ.、加熱または冷却速度
６０℃／ｈｒ.）して乾燥γ−ＡｌＯＯＨゲル層を得
た。さらに焼成（６００℃、２ｈｒ.）した。これら操
作（前記ゾルの含浸から焼成までの操作）を２回繰り返
しおこない厚さ約７μｍのγ−アルミナ膜を作製した。

【００６２】得られたγ−アルミナ膜の平均細孔径をＡ
ｒ吸着法により測定したところ約３ｎｍであった。断面
のＳＥＭ観察から、支持体表面上に形成したγ−アルミ
ナ膜は均質かつクラック等の無いことが確認された。

【００６３】［実施例８］実施例３と同様にして得たモ
ノリス形状セラミック多孔質支持体を用いた他は実施例
７と同様な条件で厚さ約７μmのγ−アルミナ膜を作製
した。また、得られたγ−アルミナ膜および中間層の平
均細孔径は、それぞれ約３ｎｍおよび約０．９μｍであ
った。また、断面のＳＥＭ観察から、得られたγ−アル
ミナ膜表面にはクラック等の欠陥は確認されなかった。

【００６４】［比較例４］比較例２と同様にして得たモ
ノリス形状セラミック多孔質支持体を用いた他は実施例
７と同様な条件（作製プロセスにおいて中間層形成の工
程は省いた）で厚さ約７μｍのγ−アルミナ膜を作製し
た。得られたγ−アルミナ膜の平均細孔径は約３ｎｍで
あった。また断面のＳＥＭ観察からは、得られたγ−ア
ルミナ膜表面でクラック等の欠陥は確認されなかった。

【００６５】［比較例５］モノリス形状のセラミック多
孔質支持体に分離膜を形成したモノリス形状分離膜エレ
メントにおいてガス流れを数値解析した。数値解析手法
は有限要素法である。多孔体内ガス流の場合でも運動量
原理は正しく、支配方程式としての連続方程式と運動量
方程式によって厳密に解くことができるが、実際には困
難であり２次元ポテンシャル流れモデルを解析モデルに
適用した。

【００６６】多孔体内ガス流の分子運動では、速度およ
び空間変動が大きいためガス流れの経路も大きく変曲す
るが、マクロ的な平均流れは渦なしである。従って、速
度および圧力に空間平均値を導入し境界条件を多孔体境
界における平均圧力で与えることが可能である。

【００６７】多孔体内ガス流は２次元流かつ粘性流と
し、流れは十分発達した状態の層流あるいは乱流とす
る。多孔体内ガス流は厳密にはナビエ・ストークス式に
従うが、局所慣性項は多孔体内非定常流が各時間間隔に
おいてマクロ的には定常であるため無視可能である。ま
た対流慣性項は速度の２乗の関数であるが、実験値によ
り比較検証した。

【００６８】アルミナチューブ（外径１０ｍｍ、内径８
ｍｍ、長さ１００ｍｍ）の外表面中央５０ｍｍ部分にＳ
ｉＯ₂膜を製膜したサンプルにつき、供給側圧力０．２
（ＭＰａ）、透過側圧力０．１（ＭＰａ）、温度２９３
（Ｋ）で測定されたＣＯ₂単成分ガスの透過率は、約４
×１０^-7（ｍｏｌ／ｍ²・ｓ・Ｐａ）であった。

【００６９】圧力項と対流慣性項との比較において、コ
ゼニー・カルマン式により同一のアルミナ材質で平均細
孔径１μmおよび空隙率４０％に換算し、膜前後の平均
圧力をエレメント内での一様な圧力とした場合、無欠陥
化されたガス分離膜内部のガス流では系全体の運動エネ
ルギーは圧力エネルギ損失に比較してかなり小さくなり
対流慣性項も無視可能である。

【００７０】この影響により生じる誤差は粘性や差圧が
小さい場合に減少するため、解析では膜前後の差圧は小
さくした。摩擦項には経験的要素が含まれ簡単化につい
ての判断は難しいが、対流慣性項等の影響が小さい場合
には摩擦項の及ぼす影響は平均速度に比例するため、ガ
ス分離プロセス等の流れではこの２次の効果である対流
慣性項および乱れ等の影響は大きく生じない。

【００７１】解析誤差はガス流を妨げる支持体構造特性
を有するか、あるいは細孔径が大きい場合ほど小さいた
め、支持体内ガス流の圧力分布において勾配が緩やかで
あるほど支持体内全圧力エネルギ損失が小さいことを示
すとともに近似精度も高い。

【００７２】本発明のセラミック多孔質支持体は、この
ような範囲の細孔径を有するものである。但し、２次元
ポテンシャル流はガス分離プロセス等での支持体内ガス
流に対しては妥当であるが、クヌッセン数が支配する領
域の細孔径を有する支持体および膜に適さない。

【００７３】図２に示す非対称膜断面形状を有するモノ
リス形状分離膜エレメント内のガス流において、支持体
細孔径１μmの場合につき、ＣＯ₂純ガスの圧力分布およ
びＦｌｕｘ分布を本数値解析法によりシミュレートし
た。多孔質支持体内でのＣＯ₂純ガスの透過率は、アル
ミナ材質で得られた実験値をコゼニー・カルマン式によ
り細孔径１μmおよび気孔率４０体積％の場合に換算し
て得た２．６９×１０^-8（ｍｏｌ／ｍ²・ｓ・Ｐａ）で
ある。また、ＣＯ₂純ガス透過率が３．４×１０^-7（ｍ
ｏｌ／ｍ²・ｓ・Ｐａ）である膜を想定した。境界条件
は、チャンネル内面の製膜面内側で２００（ｋＰａ）、
支持体外表面で１００（ｋＰａ）である。

【００７４】［比較例６］支持体細孔径を３μmとした
場合にコゼニー・カルマン式によるＣＯ₂純ガス透過率
の換算値（２．４×１０^-7ｍｏｌ／ｍ²・ｓ・Ｐａ）を
支持体材料の物性値とした他は、比較例５と同様の条件
で支持体内ＣＯ₂純ガスの圧力分布およびＦｌｕｘ分布
を得た。

【００７５】［実施例９］支持体細孔径を５μmとした
場合にコゼニー・カルマン式によるＣＯ₂純ガス透過率
の換算値（６．７×１０^-7ｍｏｌ／ｍ²・ｓ・Ｐａ）を
支持体材料の物性値とした他は、比較例５と同様の条件
で支持体内ＣＯ₂純ガスの圧力分布およびＦｌｕｘ分布
を得た。

【００７６】［実施例１０］支持体細孔径を１０μmと
した場合にコゼニー・カルマン式によるＣＯ₂純ガス透
過率の換算値を支持体材料の物性値とした他は、比較例
５と同様の条件で支持体内ＣＯ₂純ガスの圧力分布およ
びＦｌｕｘ分布を得た。

【００７７】［多孔質支持体の評価］実施例１〜８及び
比較例１〜４で得られた各多孔質支持体の評価のため
に、作製した分離膜（中間層を含む）および支持体につ
きガス透過・分離試験を行った結果（ＣＯ₂純ガス透過
率、ＣＯ₂／Ｎ₂透過係数比）と、支持体、中間層および
分離膜の平均細孔直径、気孔率を表２に示した。なお、
表２には、バブルポイント法（ＪＩＳ Ｋ ３８３２）に
よる多孔質支持体のバブルポイント圧（１０回測定した
平均値）とピンホール及びクラックの有無についても示
した。

【００７８】

【表２】

【００７９】得られた各膜および支持体では、表２から
明らかなように支持体細孔径が１μｍ以下の場合は他の
５μｍ程度、１０μｍ程度の場合と比較してガス透過率
が大きく低下している。

【００８０】このように分離膜種類あるいは中間層の有
無に拘らず、モノリス形状支持体外径が大きくかつ透過
方向への透過抵抗が大きい断面形状を有する場合には、
支持体細孔径が５μｍ未満では支持体細孔の微細化にと
もない、支持体細孔径に対して大きく依存する圧力エネ
ルギ損失を生じる。これには使用ガス種、環境および断
面流路形状の影響も付加される。支持体細孔径が５μｍ
以上の場合には、分離膜（中間層を含む）の材質、分離
膜（中間層を含む）の有無に拘らず支持体内ガス流での
圧損による透過率低下がほぼ抑制されていることが分か
る。

【００８１】また、各支持体の性能についてバブルポイ
ント法（ＪＩＳ Ｋ ３８３２）を利用して評価した。各
支持体でのバブルポイント圧は表２に示す通りである。
例えば、比較例２で得た支持体では、バブルポイント圧
の１０回測定した平均値として０．０４（ＭＰａ）を得
た。これは最大として直径約４．８（μｍ）の円と同じ
程の面積を有する欠陥が生じていることを示す。

【００８２】比較例２で得た支持体の平均細孔径は、水
銀圧入法により測定したところ約１．０μｍであり、欠
陥の最大直径と平均細孔径の比は約４．８を示したこと
からも比較例２で得られた支持体においては欠陥による
影響は大きく抑制されていることが認められる。同様に
して、他の実施例あるいは比較例についても欠陥による
影響は大きく抑制されていることが確認されている。従
って、支持体部分細孔径の相違による透過率低下の原因
は欠陥による影響ではないことは明白である。

【００８３】ＳＥＭ観察結果から実施例１で支持体表面
上に合成されたゼオライト膜の膜厚は約８０μｍである
ことが確認された。また、比較例１で支持体表面上に合
成されたゼオライト膜の膜厚は約７０μmであった。実
施例１で得た膜は比較例１で得た同一材質の膜と比較し
て膜厚はかなり大きいが、支持体部分での圧損が小さい
ため分離膜エレメントとしての透過率は大きくなる。

【００８４】実施例５，６で得た非対称膜は、比較例３
で得た同一材質の膜と比較して、分離膜の厚さがほぼ等
しいため全体の膜厚は中間層の厚み分だけ大きいが、支
持体部分でのガスの圧損が小さいために分離膜エレメン
トとしての透過率は大きい。

【００８５】また、実施例７，８で得られた非対称膜に
ついても比較例４で得た同一材質の膜と比較して、全体
の膜厚がほぼ中間層分だけ大きいが、支持体部分でのガ
スの圧損が小さいためにエレメントとしての透過率は大
きくなった。比較例１で得た非対称膜断面のＳＥＭ写真
を図３に示す。

【００８６】〈ガス透過・分離試験方法〉ガス透過・分
離試験方法は、以下のようである。モノリス形状サンプ
ル（分離膜エレメント）は、一方の開口をアクリル板で
密閉し、他方の開口を金属製レデューサーおよびスウェ
ージロックを介してガスクロマトグラフと連結する。二
酸化炭素：窒素＝１０：９０（ｖｏｌ.％）組成の混合
気体をモノリス形状サンプルの外表面から供給し、膜お
よび支持体を透過した混合気体の組成をガスクロマトグ
ラフで分析し、次式により透過率および透過係数比（分
離係数）を算出した。

【００８７】

【数１】

【００８８】ここで、Ｑは透過率（ｍｏｌ／ｍ²・ｓ・
Ｐａ）、Ａは透過量（ｍｏｌ）、Ｐ_rは供給側圧力（Ｐ
ａ）、Ｐ_pは透過側圧力（Ｐａ）、Ｓは膜面積（ｍ²）、
ｔは時間（ｓ）を表す。また、透過係数比（分離係数）
は、次式により算出した（ガス種１が二酸化炭素、 ガ
ス種２が窒素）。

【００８９】

【数２】

【００９０】上記式において、Ｐ_rは供給側ガスの全圧
（Ｐａ）、Ｐ_pは透過側ガスの全圧（Ｐａ）、Ｒ_pは透過
側流量（ｍｏｌ／ｍｉｎ）、Ｐ_aは開放圧（Ｐａ）、Ｔ
は温度（Ｋ）、Ｔ_oは標準温度（Ｋ）、Ｐ_oは標準圧（Ｐ
ａ）、Ｃ_p1は透過側ガス（１）の濃度（％）、Ｃ_r1は供
給側ガス（１）の濃度（％）、Ｃ_p2は透過側ガス（２）
の濃度（％）、Ｃ_r2は供給側ガス（２）の濃度（％）、
Ｑ₁はガス（１）の透過率（ｍｏｌ／ｍ²・ｓ・Ｐａ）、
Ｑ₂はガス（２）の透過率（ｍｏｌ／ｍ²・ｓ・Ｐａ）、
α^*は透過係数比（分離係数）である。

【００９１】〈数値解析の結果〉本数値解析法により得
られたモノリス形状分離膜エレメント内ガス流の圧力お
よびＦｌｕｘ分布解析結果（支持体細孔径１μｍ）をそ
れぞれ図４，５に示した。これから、モノリス形状支持
体内チャンネル表面上に無欠陥の膜が剥離を生じること
なく薄く形成されるような場合には、支持体内ガスの圧
力勾配は非常に大きくなる。

【００９２】また、圧力およびＦｌｕｘ分布の解析結果
（支持体細孔径２μｍ）を図６，７に示した。これより
支持体内細孔１μｍの場合と同様な透過特性を有する膜
を支持体内各チャンネル表面に形成するような場合に
は、支持体内ガスの圧力勾配は支持体細孔径が１μｍの
場合ほど大きくはないものの、断面中央部ほどガスの圧
力は小さいため実際の膜透過効率が低下し、単一のモノ
リス形状分離膜エレメント全体として得られるガス透過
効率は大きく低下する。

【００９３】同様にして、支持体細孔径５μｍの場合に
おいては、膜内圧力勾配は大きいものの、支持体内圧力
は断面内各部においてほぼ均一となる。従って、このよ
うな形状および細孔構造を有するモノリス型分離膜エレ
メント全体においては、支持体部分による流量低下は大
きく抑制され、膜分離効率は主に分離膜部分に依存す
る。

【００９４】支持体細孔径１０μｍの場合には、支持体
内部の圧力はほぼ完全に均一であった。このようなモノ
リス型エレメントでは、支持体部分における流量低下を
ほぼ抑制出来、使用ガス種および非対称膜材料の物性値
に及ぼされる使用環境および形状の影響等を考慮して
も、このようなエレメントにおいては支持体部分により
透過効率を大きく低下しない。

【００９５】従って、支持体表面上に中間層および分離
膜あるいは分離膜のみを製膜する場合において、支持体
の平均細孔径は製膜性を考慮して好ましくは５〜１０μ
ｍの範囲内に制御すれば良い。例えば、平均細孔径１０
μｍを越える支持体表面上に各種ガス分離膜あるいは中
間層とガス分離膜を製膜した非対称膜では、無欠陥化の
ために必要な膜厚が大きくなり実用的な流量を得ること
は難しくなる傾向があるため、平均細孔径が好ましくは
５〜１０μｍの範囲の支持体表面上に薄いガス分離用膜
等を得ることにより、従来技術よりも高効率な分離・精
製プロセスが可能である。

【００９６】

【発明の効果】請求項１〜３のガス分離膜製膜用のモノ
リス形状セラミック多孔質支持体は、共通の端面に開口
し互いに連通しない８０以上のチャンネルを有するモノ
リス形状のセラミック多孔質支持体であって、前記チャ
ンネルの内径の平均と、前記チャンネルの径方向におけ
る前記支持体の外径の比は０．８〜３：２０〜６０であ
り、前記支持体の平均細孔径は５〜３０μｍであり、前
記チャンネルの内径の平均は０．９〜２．２ｍｍであ
り、前記チャンネルの径方向における前記支持体の外径
は３０〜５０ｍｍであるので、ガスの分離を高効率で行
うことができると共に製膜性に優れ実質的に欠陥のない
十分緻密な無機多孔質分離膜を形成することができると
いう基本的な効果を奏することができる。

【００９７】請求項２〜３のガス分離膜製膜用のモノリ
ス形状セラミック多孔質支持体は、上記構成の他にそれ
ぞれの構成を具備するので、上記基本的な効果が顕著で
ある。

【００９８】請求項４のガス分離膜エレメントは、本発
明のモノリス形状セラミック多孔質支持体と、前記支持
体を被覆する平均細孔径０．５〜３ｎｍの無機質分離膜
を有するので、また、請求項５のガス分離膜エレメント
は、モノリス形状セラミック多孔質支持体と、前記支持
体を被覆する平均細孔径０．５〜３ｎｍの無機質分離膜
を有し、前記支持体は、共通の端面に開口し互いに連通
しない複数のチャンネルを有するモノリス形状のセラミ
ック多孔質支持体であって、前記チャンネルの内径の平
均と、前記チャンネルの径方向における前記支持体の外
径の比は０．８〜３：２０〜６０であり、前記支持体の
平均細孔径は５〜３０μｍであるので、それぞれ、前記
無機質分離膜は、ガスの分離を高効率で行うことができ
るという基本的な効果を奏することができる。以下、本
発明の効果についてより詳細に説明する。

【００９９】ガス分離膜形成用セラミック多孔質支持体
では、高効率な各種分離・精製プロセスを実現可能にす
るために支持体部分でガス透過に伴うエネルギ損失を大
きく発生しないための細孔制御が必要である。但し、径
が過大な細孔を有する支持体では、中間層を必要とする
場合も含め膜の大面積化にともなう分離膜部分での薄膜
かつ無欠陥化が非常に困難となり、無欠陥化および強度
付加のために必要とされる膜厚（中間層含）は大きくな
る。

【０１００】本発明の支持体断面形状と支持体細孔構造
とが適切なモノリス形状セラミック多孔質支持体構造に
より、各種ガス分離用膜等を多孔質支持体に製膜した非
対称膜を製造する場合において、実施例に示したように
単一モノリス形状分離膜エレメントの全体として良好な
各種分離プロセス効率、分離膜の製膜性、膜透過特性、
膜面積密度等を従来技術よりもバランス良く得ることが
可能である。

【０１０１】また、使用環境およびガス種による粘・圧
縮性、材料微細構造の相違のガス透過に及ぼす影響はあ
るものの、前記非対称膜としての使用時にはガス流は緩
やかなため、特に支持体断面形状効果としてモノリス形
状多孔質支持体外直径、支持体断面内各チャンネルのサ
イズ・位置・数および使用条件としての粘・圧縮性の多
少な相違により生じる分離膜および支持体内ガス透過に
伴う圧力エネルギ損失に付随される非線形項および摩擦
項の影響は、本発明の提案する断面形状および細孔構造
を有する支持体においては、使用条件により小さいか又
は無視出来、本発明の支持体構造で形状および使用条件
を変更しての適用にも問題はない。

【０１０２】本発明のモノリス形状セラミック多孔質支
持体により、支持体内の各チャンネル内表面にガス分離
用膜等を製膜し非対称膜とする場合に、各種製膜プロセ
スにより均質かつ緻密な中間層あるいは分離膜を薄く調
製できれば、製膜後の欠陥発生も大きく抑制され高効率
・高性能・高密度な非対称膜の作製が期待でき、それに
付随して各種製膜プロセスにおいて種々の細孔径を有す
る膜の支持体としての適用等が期待される。

【図面の簡単な説明】

【図１】モノリス形状アルミナ多孔質支持体にゼオライ
ト膜を形成する装置の断面図（装置内部に配置した前記
支持体の長手方向に平行な方向の断面図）である。

【図２】図２は、エレメント断面構造図である。

【図３】図３は、比較例１で得た非対称膜（分離膜エレ
メント）の断面（ゼオライト膜の厚さ方向の断面）のＳ
ＥＭ写真（セラミック材料の組織の電子顕微鏡写真）で
ある。

【図４】図４は、本数値解析法により得られたモノリス
形状分離膜エレメント内ガス流の圧力分布解析結果例
（支持体細孔径１μｍ）である。

【図５】図５は、本数値解析法により得られたモノリス
形状分離膜エレメント内ガス流のＦｌｕｘ分布解析結果
例（支持体細孔径１μｍ）である。

【図６】図６は、本数値解析法により得られたモノリス
形状分離膜エレメント内ガス流の圧力分布解析結果例
（支持体細孔径２μｍ）である。

【図７】図７は、本数値解析法により得られたモノリス
形状分離膜エレメント内ガス流のＦｌｕｘ分布解析結果
例（支持体細孔径２μｍ）である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２８Ｂ 3/20 Ｂ２８Ｂ 3/20 Ｅ (72)発明者 山田 誠司 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (56)参考文献 特開 平４−97969（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−200259（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 38/00 - 38/10 B01D 53/22,69/04 B01D 69/12,72/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共通の端面に開口し互いに連通しない８０
   以上のチャンネルを有するモノリス形状のセラミック多
   孔質支持体であって、前記チャンネルの内径の平均と、
   前記チャンネルの径方向における前記支持体の外径の比
   は０．８〜３：２０〜６０であり、前記支持体の平均細
   孔径は５〜３０μｍであり、 前記チャンネルの内径の平均は０．９〜２．２ｍｍであ
   り、前記チャンネルの径方向における前記支持体の外径
   は３０〜５０ｍｍである ことを特徴とするガス分離膜製
   膜用のモノリス形状セラミック多孔質支持体。
2. 【請求項２】前記チャンネルの内径の平均と、前記チャ
   ンネルの径方向における前記支持体の外径の比は１〜
   ２．２：３０〜４８であることを特徴とする請求項１に
   記載のモノリス形状セラミック多孔質支持体。
3. 【請求項３】前記支持体の平均細孔径は５〜１５μｍで
   あることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一に記載
   のモノリス形状セラミック多孔質支持体。
4. 【請求項４】前記請求項１〜３のいずれか一に記載のモ
   ノリス形状セラミック多孔質支持体と、前記支持体を被
   覆する平均細孔径０．５〜３ｎｍの無機質分離膜を有す
   ることを特徴とするガス分離膜エレメント。
5. 【請求項５】モノリス形状セラミック多孔質支持体と、
   前記支持体を被覆する平均細孔径０．５〜３ｎｍの無機
   質分離膜を有し、 前記支持体は、共通の端面に開口し互いに連通しない複
   数のチャンネルを有するモノリス形状のセラミック多孔
   質支持体であって、前記チャンネルの内径の平均と、前
   記チャンネルの径方向における前記支持体の外径の比は
   ０．８〜３：２０〜６０であり、前記支持体の平均細孔
   径は５〜３０μｍであることを特徴とするガス分離膜エ
   レメント 。
6. 【請求項６】１層以上の中間層を介して前記支持体を被
   覆する無機質分離膜を有することを特徴とする請求項４
   〜５のいずれか一に記載のガス分離膜エレメント。