JPH09313831A

JPH09313831A - 供給原料を変更する装置およびその製造方法並びに使用方法

Info

Publication number: JPH09313831A
Application number: JP9018204A
Authority: JP
Inventors: Lawrence Sebastian Rajnik; セバスチャンラジニックローレンス; Julien Dell Joseph St; ジョセフセントジュリアンデル; Yuming Xie; ジーユーミン
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1997-12-09
Also published as: EP0787524B1; EP0787524A1; DE69714622D1; ID15857A; NO970358L; DE69714622T2; NO970358D0; BR9700823A

Abstract

(57)【要約】【課題】供給原料を変更する装置において、背圧を小
さくし、多孔の表面積を有効に利用する。【解決手段】装置は、主要チャンネル２、出口導管
４、および孔５が形成された構造物からなる。供給原料
が主要チャンネル２を通って供給されると、ある成分が
構造物に保持され、残りの成分が構造物を通過し、隣接
する出口導管４または直接に外部３まで流通する。出口
導管４に流入した成分は、孔５を通って効果的に外部に
流出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、押出一体構造物
か、または円弧の形態にある通路を備えた組込構造物の
いずれかを有する流体変更装置に関するものである。こ
の装置は、単位面積当たりの流量が多く、背圧が低い点
で優れており、膜の支持体として特に有用である。この
構造物は、気体または液体の濾過または分離、あるいは
他の反応に用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】押出セラミック管またはモノリスが、気
体および液体の濾過並びに分離に使用されている。この
ような用途には、ビールを濾過して活性酵母を除去する
こと、並びに水を濾過して粒状物質を除去することが含
まれる。セラミック物品の別の用途には、メタノールか
らの水素の分離のような気体混合物の分離がある。この
用途に有用な物品の例としては、押し出されて焼成され
た、ゼオライト膜を備えたアルミナ管またはムライト管
が挙げられる。押出方向（典型的には長軸）に対して平
行に向けられた多数の円筒チャンネルが設けられた押出
物を使用することにより、これをさらに改良することが
できる。典型的に、７、11、19、28、31、または37の平
行な円筒チャンネルが、図１および１ａのａとｃに示す
ように、六角形の様式または増大する同心環状に配列さ
れている。

【０００３】フィルタを通過した液体または気体を通
常、ろ液または透過物（permeate）と称している。この
形状に関する問題点の１つには、ろ液がどの内部チャン
ネル（例えば、図１ａのチャンネルａ）からも押出物の
外部（例えば、図１ａのｂ）へと、比較的な長い曲がり
くねった通路を通過しなければならないことがある。外
部に近いチャンネル（例えば、図１ａのチャンネルｃ）
が、内部チャンネルからの透過物が通過するのを妨害す
る。その結果、複数の円筒チャンネル、あるいは複数の
チャンネル環が存在する場合には、フィルタの単位面積
当たりのろ液の流量が減少し、背圧が大きくなってしま
うことがある。本発明はこのような問題点を多少とも解
決するものである。

【０００４】押出物品の本体とは異なる膜を形成するた
めに、しばしばこの押出物品を被覆することがある。こ
の膜は、特定の多孔率または化学的活性を有する金属、
高分子、セラミック、およびガラスから形成されていて
もよい。これらの膜はしばしば、微粒子を含有するスリ
ップから形成されている。標準的な多重チャンネル形状
品に関するさらなる問題点としては、コーティングを行
なう場合セラミック物品を通して液体を流動させなけれ
ばならないので、この多重チャンネル形状品を微粒子含
有スリップで被覆することが難しいことが挙げられる。
スリップからの液体の流動に対する抵抗は、コーティン
グの均一性および付着性を害することがある。

【０００５】様々な濾過装置および分離装置が米国特許
第5,108,601 号、同第4,781,831 号、同第5,009,781
号、および同第4,222,874 号に記載されている。一般的
に、これらの装置には、ろ液の流動および除去が不十分
であるか、または比較的製造が複雑であることのいずれ
かの欠点がある。

【０００６】例えば、ゴールドスミスの米国特許第5,10
8,601 号、同第4,781,831 号、および同第5,009,781 号
は、供給原料をろ液および濃縮水（retentate ）に分離
する、多孔質材料から形成された直交流型濾過装置に関
している。これらの装置は、構造物の供給端面から濃縮
水端面に縦方向に延び、膜支持体として機能できる多数
の通路を規定している。一般的に、これらの装置には、
ろ液を除去する、通路の間に分布した多数のろ液チャン
バを備えて、どの通路壁からも、近くのチャンバへと圧
力が好ましく確実に低下するようにしている。これらの
装置の設計および製造には、いくつかの制限がある。例
えば、ゴールドスミスは、１つのろ液チャンバに対して
いくつかの列の通路があることを示している。このよう
な配列の結果、濾過操作中に背圧が著しくなり、物質が
装置を通過するにつれて流動が減少してしまう。流動中
のこの変動は許容できない。この背圧を補うために、こ
れらの装置の多孔率および細孔サイズは比較的大きい。
しかしながら、膜を適用するか、または装置の分離特性
が細孔サイズに依存する場合には、細孔のサイズがより
大きいことは望ましくない。濾過効率または分離効率
（すなわち、濾過される材料の量の、濾過または分離さ
れずに装置を通過する材料の量に対する比率）を犠牲に
せずに、装置の細孔サイズおよび多孔率を変更すること
が望ましい。ゴールドスミスは、装置の流動制限がある
ために、表面積の全てを利用してはいない。ゴールドス
ミスの装置に関する別の問題点としては、製造が複雑で
あることが挙げられる。

【０００７】米国特許第4,222,874 号において、コネリ
ーは、透過物を内部に通過される比較的小さい管を開示
している。コネリーは多数の透過物ダクト（すなわち、
導管）を開示しているが、これらの導管は装置の端面に
連通しているのみである。コネリーはたったいくつかし
か広い間隔の導管を提供していない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決する装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はある形態におい
て、供給原料を通過させる構造物から作成された、供給
原料を変更する装置を提供する。この構造物は、押出一
体構造物、または組込構造物のいずれであっても差支え
ない。この構造物は、内部区域、外部区域、縦軸、およ
び縦軸に沿って延びる２組の開放端通路を規定する壁か
らなる。２組の通路は、互いに異なる断面形状または寸
法を有し、一方の組の各々の通路が、他方の組の少なく
とも１つの通路、または構造物の外部に隣接して配され
ている。構造物が組み込まれたものの場合には、少なく
とも１組のチャンネルが、円弧の形状の断面を有してい
る。

【００１０】本発明は別の形態において、可塑化原料混
合物をダイに通して押し出し、続いて熱処理を行なう工
程を含む、一体構造物の製造方法を提供する。

【００１１】本発明はさらなる別の形態において、供給
原料を装置に挿入して一方の通路を通過させて供給原料
を変更し、その後、流出流を他方の組の通路を通過させ
て装置の外部に吐出する各工程を含む、供給原料を変更
する方法を提供する。

【００１２】本発明は、現在使用されている装置より
も、単位面積当たりの背圧が小さく、流量が多い、流体
変更装置を提供する。この装置は、押出一体構造物また
はモノリシック構造物であって差支えなく、あるいは、
組込構造物であっても差支えない。

【００１３】これらの構造物は、内部区域、外部区域、
および縦軸から作成されている。外部区域には、出口表
面および出口面があり、一方、内部区域には、外部区域
の内側の部分がある。構造物内の壁は、縦軸に対して実
質的に平行である、すなわち、換言すれば、押出方向に
対して平行に延びている複数の開放端通路を規定してい
る。そこには、異なる寸法および／または断面形状また
は断面面積により互いに区別できる、２組の通路があ
る。所定の組の通路の全てが実質的に等しく機能する。
一方の組の通路の各々は、少なくとも他方の組の通路、
または構造物の外部に隣接して配されている。この通路
の配列には、濾過操作、分離操作または他の操作の最中
に装置内に蓄積した背圧を低くするという利点がある。

【００１４】濾過、または分離のような用途において、
一方の組の通路を主要チャンネルと称し、他方の組の通
路を出口導管と称する。この記載全体に亘るほとんどの
部分に関して、２組の通路をそのように称する。出口導
管の断面面積は、主要チャンネルの断面面積より大きく
ても小さくても差支えない。一般的な原則として、出口
導管は、主要チャンネルよりも大きい断面アスペクト比
を有している。

【００１５】一体構造物は、構造物がワンピースで押し
出されたものであることを意味する。すでに両方の組の
通路が形成されているワンピース構造物または一体構造
物を製造する利点は、その構造物が製造しやすく、労力
があまりかからないことである。例えば、押出し後に、
導管を集積区域に接続するための、加工段階をあまり必
要としない。さらに、押し出されたままの構造物は一般
的に、別々の予め形成された構成部材から製造された構
造物と同じかそれ以上の強度を有している。

【００１６】組込構造物は、円筒部材が互いの内部に適
合するように、構造物が、個々に押し出されたか、もし
くは別の方法で作成された、断面サイズが異なる円筒部
材からなることを意味する。本発明の組込構造物には、
通常は同心の円弧の形状の通路がいくつかある。これら
の円弧は、必ずではないが、通常は、出口導管として機
能する。

【００１７】一般的に、装置には、押出構造物以外に、
他の特徴、または変更点がある。

【００１８】例えば、好ましい実施の形態において、装
置は、出口導管を互いに集約する手段を備えている。例
えば、このことは、出口導管と交差し、交差した出口導
管を構造物の外側と連結する１つ以上の開口部を構造物
により規定して、個々の出口導管の間、および出口導管
と構造物の外側との間を連通することにより実施するこ
とができる。このような集約は、適切な位置に孔を開け
ることにより行なっても差支えない。

【００１９】別の好ましい実施の形態において、装置
は、出口導管を供給原料から隔離する手段を備えてい
る。このことは、例えば、出口導管の端部に栓をして、
流出流体、例えば、ろ液以外の流体が流入するのを防ぐ
ことにより行なうことができる。出口導管の端部に栓を
することが望ましい場合には、ガラス、シリコーン、例
えば、シリコーンゴムを含む高分子、様々な材料のガス
ケット、テープ、ワックス、金属、およびセラミックを
使用することができる。

【００２０】別の好ましい実施の形態において、密封手
段を用いて、構造物の外面の少なくとも一部を密封して
も差支えない。この密封手段は、それらの表面を通って
材料がその構造物に出入りするのを防ぐように機能す
る。密封材料は、充填材料として使用するものと同一の
非多孔質材料であっても差支えない。

【００２１】ある装置においては、例えば、図２６ａに
示すような充填および密封の両方を採用している。

【００２２】装置の多孔率および細孔サイズは用途に依
存して変わっても差支えなく、本発明はいかなる多孔率
または細孔サイズにも限定されない。装置を高多孔質膜
の基体またはフィルタとして用いる場合には、平均細孔
サイズが直径で約２マイクロメートルから約100 マイク
ロメートルまでであることが好ましい。本発明の装置
は、多重チャンネルフィルタに有用であるものよりも小
さい細孔サイズのものであっても差支えなく、直径で約
0.01マイクロメートルから約２マイクロメートルまでの
平均細孔サイズも有用である。細孔サイズに関する場合
と同様に、容積多孔率も用途に依存して変わっても差支
えない。容積多孔率は約15％から約90％までの範囲に亘
ることが好ましい。約15％未満の多孔率は通常好ましく
なく、約90％より大きい多孔率は、有用であるかもしれ
ないが、作成するのが困難である。

【００２３】これらの装置は、流体を処理するいかなる
用途、すなわち、供給原料または流れを受け入れて変更
し、変更された流れを吐出するような、その中に流体を
通過させることが必要な用途、例えば、濾過、精密濾
過、限外濾過、逆浸透、気体分離、または浸透気化法；
酸化、還元、異性化等のような反応を伴う用途に使用す
ることができる。そのような用途の例としては、ビール
を濾過して活性酵母を除去する用途、および他の微生物
濾過用途、水を濾過して粒状物質を除去する用途、水素
ガスおよび炭化水素を分離するような、気体混合物の分
離用途が挙げられる。他の用途としては、膜を使用する
気体分離が挙げられる。そのような用途には、ゼオライ
ト膜を使用する分離を含めても差支えない。そのような
例としては、ゼオライト膜を用いた、オルト、パラ、お
よびメタキシレンのような異性体の分離、ＬａＯ・２Ｓ
ｒＯ・８ＦｅＯ・６ＣｏＯ・４０ｘのような混合イオン
性導体を用いた空気からの酸素および窒素の分離、並び
に炭素膜を用いたＣＨ₄からのＣＯ₂の分離が挙げられ
る。

【００２４】本発明の装置は、供給原料を、ろ液または
透過物、および濃縮水に分離するフィルタに特に適して
いる。混合気体供給原料が一方の端部から進入し、気体
が主要チャンネルに沿って通過するときに分離が行なわ
れる。膜は、供給原料内の１種類以上の気体に対する透
過性が大きく、それ以外の気体に対する透過性は小さ
い。透過性気体は膜を通過して、出口導管または外面ま
で装置をあまねく通る。導管内の透過性気体は、装置の
側面に開けられた孔またはスリットを通って装置から排
出される。出口導管は、透過物のための開放された背圧
の小さい通路を提供する。透過物が装置から出るため
に、主要チャンネルから隣接する出口導管まで運ばれる
ことのみが必要なように出口導管を設けることが好まし
い。各々の主要チャンネルを少なくとも１つの出口導管
かまたは装置の外部に隣接するように配置して、背圧を
低下させたり、単位面積当たりの流量を増加させる効果
を達成する。

【００２５】特に好ましい実施の形態は、各々の主要チ
ャンネルを、２つの出口導管に隣接させるか、または１
つの出口導管と構造物の外部に隣接させることである。

【００２６】構造物内の利用可能な表面積をできるだけ
使用するために、出口導管の数が、主要チャンネルの数
よりもずっと少なくするが、出口導管を主要チャンネル
に隣接させておくことが好ましい。本発明の装置によ
り、利用可能な表面積、例えば、膜を用いる場合には膜
の表面積の実質的に全てを使用することができる。

【００２７】ある有用な形態として、出口導管の数を制
限して、分岐させることを比較的容易にするために、少
なくとも３つの主要チャンネルを各々の出口導管に隣接
させることがある。

【００２８】出口導管は、約３より大きいアスペクト比
の断面を有することが好ましい。断面のアスペクト比
は、導管の開口部の断面長さ／断面幅の比である。

【００２９】一方の組の通路の間の距離が、それらの通
路と他方の組の隣接する通路との間の距離よりも大きい
ことも望ましい。例えば、主要チャンネル間の距離は、
主要チャンネルと出口導管との間の距離よりも大きい。
この形態は、特にコーティング用途において、より均一
な流動が達成できるので好ましい。この場合は、被覆さ
れる通路までのコーティング材料の流動が改善される。

【００３０】本発明の装置の形状寸法により、背圧が小
さくなるので、装置は特定の多孔率または細孔サイズに
限定されない。したがって、この装置は、現在使用され
ている他の装置よりも、膜を受容して保持するのに適し
ている。

【００３１】主要チャンネルは、コーティング、または
コーティングの形態であって差支えない膜を有して、様
々な分離を行なうことができる。本発明は、特定のコー
ティング、膜または分離手法に限定されるものではな
い。膜またはコーティングは、押出物品の本体とは異な
る。この膜は、特定の多孔率または化学的活性を有する
金属、高分子、セラミック、ガラス（例えば、シリカ、
アルミナ、二酸化チタン、ムライト）、および炭素から
形成しても差支えない。これらの膜はしばしば粒子含有
スリップから形成される。有用なコーティングの例とし
ては、1993年 1月29日に出願された米国特許第5,451,44
4 号に記載されている炭素コーティングが挙げられる。
この特許をここに引用する。この特許は、基体を、続い
て炭化されて活性化される炭素前駆体、例えば、樹脂と
接触させることにより、基体上に連続炭素コーティング
を形成することに関するものである。前述したように、
標準的な多重チャンネル構造物に関するさらなる問題点
は、コーティングにはセラミック物品を通って液体が流
動することが含まれるので、粒子含有スリップにより被
覆することが困難であることにある。スリップからの液
体の流動に対する抵抗は、コーティングの均一性と付着
性に対して有害であることがある。本発明の装置では、
背圧が小さく、流量が多いために、均一なコーティング
にさらなる利点を提供できる。

【００３２】所望の機能性、例えば、濾過、気体分離、
または触媒活性もしくは吸着活性を提供するために、出
口導管を被覆しても差支えない。出口導管に、第２の気
体または液体を供給する手段を設けても差支えない。こ
の第２の気体または液体は、スイープ（sweep ）ガス、
反応性気体または気体混合物であっても差支えない。

【００３３】構造物は、セラミック、ガラスセラミッ
ク、ガラス、プラスチック、ワックス、モレキュラーシ
ーブ、炭素、金属、高分子、イオン交換樹脂、およびこ
れらの材料の組合せから作成しても差支えない。

【００３４】上述した分類に含まれるか、もしくは熱処
理または焼成されたときに上述した分類の含まれる材料
を生成するどのような粉末を使用しても差支えない。組
合せは、物理的組合せまたは化学的組合せ、例えば、混
合物または複合体を意味する。

【００３５】有用なセラミック粉末材料の例としては、
コージエライト、ムライト、粘土、タルク、ジルコン、
酸化ジルコニウム、尖晶石、アルミナとその前駆体、ム
ライト結合アルミナ、シリカとその前駆体、ケイ酸塩、
アルミン酸塩、アルミノケイ酸リチウム、アルミナシリ
カ、長石、二酸化チタン、溶融シリカ、窒化物、炭化
物、ホウ化物、例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素または
これらの混合物が挙げられる。好ましい材料は、ムライ
ト、ムライト結合アルミナ、アルミナ、酸化チタン、お
よびこれらの組合せである。

【００３６】一般的に、粉末材料は微細な粉末（粗い粒
体材料とは対照的に）である。それらの成分のいくつか
は、水のようなビヒクルと混合したときに、粘土のよう
な可塑性を付与するか、または例えば、有機結合剤のよ
うな有機材料と組み合わせたときに、可塑性に寄与する
ものであっても差支えない。

【００３７】使用しても差支えないモレキュラーシーブ
の種類は、炭素モレキュラーシーブ、特に適して好まし
いゼオライト、アルミノホスフェート、メタロホスフェ
ート、シリコアルミノホスフェート、およびこれらの組
合せが挙げられる。好ましいゼオライトの例としては、
フォージャサイト型、例えば、Ｙゼオライト、ペンタシ
ル、例えば、ＺＳＭ−５のようなＺＳＭ型ゼオライト、
モルデンフッ石、およびベータ、並びにこれらの組合せ
が挙げられる。

【００３８】本発明は金属粉末に関して使用するのにも
適している。焼結可能ないかなる金属または金属組成物
を本発明を実施するのに使用しても差支えない。鉄族金
属、クロム、およびアルミニウム組成物が特に適してお
り、好ましい鉄族金属は鉄である。Ｆｅ、Ａｌ、および
Ｃｌが特に好ましい。例えば、他の可能性のある添加物
を含むＦｅ5-20Ａｌ5-40Ｃｒ（5-20％のＡｌおよび5-40
％のＣｒを含むＦｅ）、およびＦｅ7-10Ａｌ10-20 Ｃｒ
（7-10％のＡｌおよび10-20 ％のＣｒを含むＦｅ）粉末
が特に適している。典型的な金属粉末の組成物のいくつ
かが米国特許第4,992,233 号、同第4,758,272 号および
同第5,427,601 号に開示されている。これらの特許をこ
こに引用する。

【００３９】上述した粉末の可塑化混合物をダイに通し
て一体構造物に押し出して、乾燥させる。特定のフィル
タ構造の押出ダイを当業者は作成することができる。

【００４０】乾燥させた構造物を加熱または焼成して、
最終製品の構造物を形成する。温度と時間の焼成条件は
組成および構造物のサイズと形状に依存し、本発明は特
定の焼成温度と時間に限定されない。例えば、主として
ムライトを形成する混合物に関しては、温度は約1400℃
から約1600℃までであり、焼成時間は約１時間から約６
時間までである。焼成時間は、材料の種類と量および装
置の特性のような要因に依存するが、典型的な合計焼成
時間は約20時間から約80時間までである。金属物品に関
しては、温度は、還元雰囲気、好ましくは水素中で約10
00℃から約1400℃までである。焼成時間は、上述した要
因に依存するが、典型的に少なくとも２時間であり、一
般的に約４時間である。ゼオライト物品に関しては、温
度は空気中で約400 ℃から約1000℃までである。焼成時
間は上述した要因に依存するが、典型的に約４時間であ
る。

【００４１】炭素粉末は一般的に、活性炭を意味する。
入手可能ないかなる活性炭も使用することができる。

【００４２】炭素装置は、炭素粒子、または炭化され次
いで活性化されて活性炭を形成する、樹脂のような炭素
前駆体から製造することができる。

【００４３】活性炭形成装置は、この業界でよく知られ
ている方法にしたがって、活性炭粒子の混合物を押し出
すことにより製造することができる。例えば、活性炭粒
子を、米国特許第4,518,704 号に開示されている様々な
粘土のような適切な結合剤と組み合わせても差支えな
い。別の方法としては、米国特許第4,399,052 号に開示
されているように、熱硬化性樹脂、結合剤としての水溶
性熱硬化性樹脂質添加剤、および押出助剤を含有する、
練られた塊を押し出して、乾燥させて熱処理することが
ある。これらの特許をここに引用する。

【００４４】活性炭形成装置を、熱硬化性樹脂、例え
ば、フェノール樹脂のような炭素前駆体から作成しても
差支えない。これは、そのような樹脂と結合剤との混合
物を調製し、形成構造物に押し出し、既知の方法にした
がって炭化させて活性化させることにより行なうことも
できる。

【００４５】活性炭形成構造物は、高粘度（例えば、10
0-1000ｃｐｓ）を有する、フェノールレゾールのような
液体またはフェノールノボラックのような固体のいずれ
かである熱硬化性樹脂；充填剤；一時的有機結合剤（例
えば、メチルセルロースおよび／またはその誘導体）；
および必要に応じての押出助剤（例えば、ステアリン酸
ナトリウム）の混合物を押し出して、形成された物体を
乾燥させて樹脂を硬化させ、炭化させ、炭素を活性化さ
せて、構造物を形成する各工程により作成することがで
きる。これらの実施の形態は、1995年 2月27日に出願さ
れた、米国特許出願第08/395,224号に開示されている。
この出願をここに引用する。

【００４６】構造物の全体的な形状は、円筒形、六角
形、平らな楕円形を含む断面が楕円形の卵形、長方形の
ものであっても差支えない。通路は、円筒形、六角形、
三角形、正方形、長方形、スロット形、または押出工程
中に形成され押出ダイの形状を反映する形状である断面
を有していても差支えない。通路は、同心環、繰り返し
の列、六角形のアレイ、または同様に配列される形状寸
法パターン、またはこれらの組合せで配列されていても
差支えない。形状および寸法は、特定の用途の必要条件
に適するように変更しても差支えない。例えば、膜また
はコーティングをチャンネルに施す場合、チャンネル
は、膜またはコーティングを施させ、チャンネルの壁に
付着させ、耐久性があるようにするほど十分な寸法を有
していなければならない。出口導管は、膜またはコーテ
ィングを通過する成分を効率的に除去するような十分な
寸法を有していなければならない。チャンネルおよび導
管の両方は、押し出すことのできる形態でなければなら
ない。

【００４７】

【発明の実施の形態】本発明の装置の最も有用な形態を
示す図面を参照する。

【００４８】一体押出構造物の好ましい実施の形態にお
いて、主要チャンネルは同心環状に配列されている。出
口導管は、主要チャンネルの環と同心であり、それらの
間にある円弧であり、そのために、円筒状主要チャンネ
ルの各々の環は、出口導管に隣接しているか、または構
造物の外部に隣接している。導管円弧の断面の円弧長さ
は、円筒状主要チャンネルの直径よりも大きい。出口導
管を主要チャンネルに隣接して配置する一方で、出口導
管の数を主要チャンネルの数よりも少なく維持するため
に、出口導管の断面寸法は必ずではないが望ましくは、
隣接する環内で３つ以上の主要チャンネルにかかるよう
に維持する。狭くて長いように、出口導管の断面のアス
ペクト比が約１対３より大きいことも好ましい。このよ
うにして、出口導管の数は、主要チャンネルの数と比較
して少ない。出口導管が占める容積が小さくなり、その
結果、製造が容易になる。導管を分岐させる手段とし
て、構造物の外側から、構造物の表面に対して垂直な方
向、かつ出口導管の円弧または平面に対して垂直に孔を
開け、それによって、孔が出口導管の全てと交差する。
このような装置の表面積は、構造物の立方フィート当た
り、約100 平方フィート（膜のチャンネル面積）以上で
あって差支えない。

【００４９】この実施の形態を、装置１の斜視図である
図２、および図２の装置の断片Ａ−Ａによる断面図であ
る図２ａに示す。図２ａにおいて、全ての主要チャンネ
ル２が装置の外面３か、または出口導管４に隣接してい
るのが示されている。出口導管は、押出し中に縦方向の
柱状体を形成することにより形成されている。分岐させ
る手段は、モノリスの表面に対して垂直に孔５を開ける
ことにより設けることができる。これらの孔は、出口導
管の全てが外部と連通するように、モノリスの内部に貫
通している。開けられた孔を介して出口導管と、押出物
品の外面との両方を通って、ろ液が流動する。このこと
が図２ａに矢印により示されている。

【００５０】図３は、図２の装置に似ているが、主要チ
ャンネル６の数がより多い装置の断面である。

【００５１】図４は、247 の円筒状開口部が７つの環状
に配列された装置の断面を示す概略図である。このうち
の216 の通路７は流体のためのものである。このうちの
31の通路が、連通チャンネル９に都合のよい部位に設け
られているダミーチャンネル８である。これら連通チャ
ンネル９は、装置の長さに沿って周期的に開けられてい
る。本発明によると、ダミーチャンネルは、単一体内で
押し出されるが、主要チャンネルとして機能せず、空間
保持体または押出しの均一性を改良する手段としてのみ
機能するチャンネルを意味する。この装置には、円弧状
の導管11の全てが開いた状態に維持されるように、柱状
体10が設けられている。ダミーチャンネルの少なくとも
いくつかが放射状に整列していることが好ましい。全て
のダミーチャンネルが放射状に整列していることが最も
好ましい。放射状に整列していることにより、連通チャ
ンネルを通って孔を開けることが容易になるので、この
ような整列が好ましい。図４において、ダミーチャンネ
ルおよび柱状体は、重ならないように、ずれている。し
かしながら、それらは実際には一致して形成されていて
も差支えない。図４の装置には、全体に亘って均一な通
路壁12がある。この装置には、中央導管13も設けられて
いる。強度に関しては、一番外側の通路壁または表皮14
が内部通路壁12よりも厚いことが好ましい場合もある。
このことにより、装置を通る流動の均一性がやや損なわ
れる。

【００５２】図５は、図４の装置よりも大きい装置の断
面を示す概略図である。図５には、11の環状に配列され
た492 の主要チャンネル15、79のダミーチャンネル16、
および円弧状出口導管18が示されている。チャンネルの
直径が約1.5 ｍｍ、導管の幅が0.635 ｍｍ（25ミル）、
壁厚が0.584 ｍｍ（23ミル）である、直径が7.6 ｃｍ
（３インチ）の構造物を形成した場合、この装置は、モ
ノリス構造物の１ｍ³当たり約498 ｍ²（モノリスの１
立方フィート当たり151.9 平方フィート）の通路を有す
ることになる。

【００５３】図６は、円形主要チャンネル19が３つの環
状に配列され、円弧状の出口導管20を有する別の装置の
概略図である。

【００５４】図７は、実質的に長方形の出口導管21およ
び円弧状の出口導管22を有する、全体的に楕円形の装置
の断面図である。この形状は、断面が平らな楕円形かま
たはトラック状である。主要チャンネルが23として示さ
れている。

【００５５】別の実施の形態においては、モノリス構造
物は、押出物の長軸に対して平行であり、円弧以外の断
面形状を有する出口導管の周りに配列された多数の円形
主要チャンネルを有していても差支えない。導管の断面
のある寸法は、円形主要チャンネルの直径よりも大き
い。考えられる出口導管の断面形状の実施例としては、
三角形、正方形、六角形、長方形、楕円形、およびこれ
らの組合せが挙げられる。孔は、モノリスの表面に対し
て、垂直かまたは垂直からある角度の方向に装置の外部
から開けられる。開けられた孔は、出口導管の全てと装
置の外部とに交差する。

【００５６】装置24の全体図である図８、および図８の
装置の断面Ｂ−Ｂを通る断面図である図８ａにおいて、
主要チャンネル25は、装置の外面26か、または略三角形
の断面を有する出口導管27に隣接している。孔28が開け
られて、分岐させる手段が設けられている。図８ａの矢
印は、装置から出る流出流の流動方向を示している。

【００５７】図９は、出口導管29が略長方形かまたはス
ロット状の装置の断面図である。孔30が開けられて、装
置の外部と連通することができる。この実施の形態にお
いて、主要チャンネル32が、外面31の近くにリング状に
配列され、さらに、長方形の出口導管の間に列となって
配列されている。

【００５８】図９ａは、開けられた孔の間に構成された
図９の装置の断面図である。

【００５９】図１０は、図９に示した形状がどのように
して、多数の主要チャンネルを有する非常に大きい構造
物まで拡張されるかを示している。図１０は、多数の出
口導管33、および外面35を通って外側まで連通するよう
に開けられた４組の孔34が設けられた装置の断面図であ
る。主要チャンネルが36として示されている。矢印は、
装置から出る流動の方向を示している。

【００６０】図１０ａは、開けられた孔の間に構成され
た図１０の装置の断面図である。

【００６１】さらなる別の実施の形態において、構造物
は、押出物の長軸に対して平行であり、同心環状に配列
された多数の円形主要チャンネルを有する多孔質押出モ
ノリスである。この構造物には、押出物品の外面の近く
から、内部の地点まで、各々の主要チャンネルが放射状
導管に隣接するか、または構造物の外部に隣接するよう
に延在する放射状出口導管がある。導管の断面のある寸
法は、円形主要チャンネルの直径よりも大きい。出口導
管を分岐させる手段として、構造物の外部から、構造物
の表面に対して垂直で、出口導管の円弧または平面に対
して垂直な方向に孔を開けて、孔が出口導管の全てと交
差するようにしても差支えない。この実施の形態におい
て、放射状導管が構造物の表面にほぼ近付けるので、孔
は必要に応じて開ける。

【００６２】放射状の導管を有する構造物のチャンネル
パターンの１つが図１１に示されている。図１１におい
て、導管37が、全ての主要チャンネル38が放射状導管に
隣接するように設けられている。

【００６３】別の実施の形態において、モノリス構造物
は多数の同心環を有していても差支えない。各々の環
は、通常は円形で、構造物の縦軸に対して平行な多数の
主要チャンネルを有している。内側の環は、その長さに
沿って、ガスケット、支柱（prop）、隆起部またはリッ
ジにより外側の環と同心状に保持することができる。リ
ッジを採用する場合には、出口導管の隣接する領域の間
を連通させる分岐手段として、リッジ内にスロットまた
は溝を形成しても差支えない。この設計により、主要チ
ャンネルの数を最大にでき、押出ダイの構造を簡単にで
きる。これらの構造物は単一体として押し出しても、あ
るいは、個々に押し出した環を接続することにより作成
しても差支えない。

【００６４】図１２は、そのような円形装置の断面を示
す概略図である。主要チャンネル39が同心環状に存在し
ている。間隔を開ける手段40は、内側環の一体部分であ
り、導管41を形成している。中央導管が42で示されてい
る。外側環が43で、内側環が44で示されている。主要チ
ャンネルは全て、各々のリングの内側かまたは外側に隣
接している。42と41との間のような内側と外側との間の
連通は、各々の環を通して開けられた孔45により設けら
れている。これらの孔が、分岐させる手段を形成してい
る。

【００６５】図１５ａは、図１５ｂの環51とは別に押し
出され、その中に組み込まれて、図１２に示すような断
面を有する装置を形成する環50を示している。

【００６６】図１２に示すような装置内の孔の数を最小
にするために、間隔を開ける手段によりスロットを形成
しても差支えない。このことが、図１２の内側環44に類
似した環46がスロット47を有する図１３に示されてい
る。

【００６７】環48が、構造物に関して共直線上にはない
が、この構造物の周りを螺旋状に巻き付いている間隔を
開ける手段49を有している図１４に示されているような
方法で間隔を開けても差支えない。

【００６８】別々に押し出されて、手作業により組み込
まれる環の別の実施例が図１６に示されている。図１６
は、この実施の形態を最も単純に表現している。図１６
の構造物は、別々に押し出され、熱処理後に互いに組み
込まれる多数の同心環から作成されている。図１６にお
いて、図１６ａにも示されている内側環52が管53を構成
している。この内側環52は、図１６ｂにも示されている
中央環54内に組み込まれており、この中央環54は、図１
６ｃにも示されている外側環55内に組み込まれている。
スペーサまたはガスケット56を、構造物の端部に挿入し
て、環の間の間隔を一定に維持することができる。流動
は、最も外側の環の表面を通るか、またはスペーサによ
り形成される出口導管を通り、装置の内側と外側の間を
連通する、各々の同心環を通って開けられた１つ以上の
孔57により促進される。装置から出る流動が矢印により
示されている。

【００６９】連通する手段（図１６内に開けられている
孔）は、構造物の長さに沿って均一に分布していても、
あるいは、それらが、追加の外部の分岐手段によって、
構造物に一端から進入し、構造物の長さを通過し、反対
側の端部に設けられた手段から出る押流ガスを用いて、
流出流を運んでもよいように、端部の近くに位置してい
ても差支えない。

【００７０】図１７は、手作業により他の環と組み合わ
せて、多管装置または組込装置を形成することができ
る、２つの同心環状に主要チャンネル59が配列された環
58を示している。

【００７１】非共直線状スペーサの概念を以前の実施の
形態の環または柱状体に適用しても差支えない。これら
の柱状体は、全ての出口導管を外部に開くような様式で
押出し中に移動させても差支えない。

【００７２】図１８および１９は、様々な形状の通路を
示す装置の断面の一部を示している。

【００７３】図１８は、丸い形状の主要チャンネル60を
示している。出口導管62は、リッジ形状を有する壁によ
り規定されている。

【００７４】図１９は、丸い主要チャンネル63を示して
いる。出口導管64は、長方形のスロットである。

【００７５】図２０、２１、２２および２３は、様々な
形状の通路を示す装置の全断面である。

【００７６】図２０は、長方形の外部断面、スロット状
の出口導管65、および主要チャンネル66を有する構造物
を示している。出口導管は、主要チャンネルよりもアス
ペクト比が大きい断面を有している。

【００７７】図２１は、長方形の外部断面、丸い主要チ
ャンネル67、およびスロット状の出口導管68を有する構
造物を示している。

【００７８】図２２は、スロット状の出口導管69および
波型の主要チャンネル70を示している。波型主要チャン
ネルにより、表面積が大きくなり、出口導管の数が少な
くなる。これらの装置を分離および濾過に用いても差支
えない。出口導管は、背圧を減少させ、透過性を改良す
るように機能する。これらの装置は、反応性ガスまたは
液体が出口導管を通って主要チャンネルに提供される反
応工程に適している。この装置により、反応性種を主要
チャンネルに挿入するのを制御することができる。これ
らの装置に特に適した反応の例としては、炭化水素の選
択的な酸化、例えば、メタノールに対するメタンが挙げ
られる。ここでは、酸素透過性膜により、制御された量
の酸素を反応性流に供給することができる。そのような
場合、主要チャンネル内に触媒を設けて、酸化反応を促
進させても差支えない。この膜は、ＬａＯ・２ＳｒＯ・
８ＦｅＯ・６ＣｏＯ・４Ｏｘのような酸素透過性材料か
らなる。

【００７９】図２３は、主要チャンネル71、および不規
則な形状を有する出口導管72の両方を示している。この
装置において、１組の通路が、別の組の通路の少なくと
も１つの表面に合わせて形成されている。例えば、出口
導管の表面73が、主要チャンネルの外側の形状に合わせ
て曲げられて形作られている。このような形態により、
主要チャンネルと隣接する出口導管との間の距離を最小
にする利点がある。その結果、所定の主要チャンネルか
らの流出物が、隣接する出口導管まで到達するまでの距
離が非常に短くなる。このような利点により、装置から
の流出流をより効果的に除去できる。また、主要チャン
ネルの複雑な形状により、表面積がより大きくなる。

【００８０】さらなる別の実施の形態において、主要チ
ャンネルは、長方形の断面を有しており、繰り返しの列
の様式で押出物の長軸に対して平行である。この構造物
には、主要チャンネルの各々の列が、出口導管に隣接し
ているか、または本体の外部に隣接するように、主要チ
ャンネルの列と平行でこれらの間にある長方形の出口導
管も設けられている。この出口導管の断面積は、主要チ
ャンネルの断面積よりも大きい。出口導管を分岐させる
手段として、構造物の外側から、本体の表面に対して垂
直かつ出口導管の平面に対して垂直な方向に孔を開けて
いるので、これらの孔が出口導管の全てと交差してい
る。

【００８１】この実施の形態が、図２４および２５の実
施例に示されており、それぞれの断面が図２４ａおよび
２５ａに示されている。図２４および切片Ａ−Ａを通る
断面である図２４ａは、構造物の外部か、または出口導
管75に全てが隣接する主要チャンネル74を有する構造物
を示している。分岐させる手段が、孔76により設けられ
ている。これらの孔は、モノリスを通って開けられ、出
口導管の全てと交差している。出口導管の端部は、流出
流が流入流と混ざるのを防ぐように、塞がれている。図
２５は、孔開けパターンが異なることを除いて、図２４
に類似している。開けられた孔77は、出口導管を開いた
状態に保持し、押出しを促進させる、構造物の部分に沿
っている。図２４、２４ａ、２５および２５ａの実施例
は、出口導管と外部との間の連通させる２つの手段を示
している。流出流は、図２５および２５ａの出口導管78
から、外部に隣接するチャンネル79を通るか、または、
図２５または２５ａの柱状体に沿って外部から開けられ
た孔77、もしくは図２４または２４ａの柱状部材の間の
孔76を通って通過することができる。図２５および２５
ａの主要チャンネルは80で示されている。

【００８２】図２６は、別の有用な押出構造物81の概略
図である。この構造物において、主要チャンネルおよび
出口導管はスロット状である。出口導管82は、主要チャ
ンネル83よりもアスペクト比が大きい断面を有してい
る。構造物の前面84で、出口導管が主要チャンネルを越
えて延在しているのが分る。この形態により、出口導管
が互いに分岐され、図２６ａに示すように構造物の側面
にノッチを形成することにより外側と連通することがで
きる。ノッチ85は、構造物の側面に形成されて、流出
流、例えば、ろ液、透過物等を能率的に除去する。出口
導管の端部は、栓86により塞がれている。ユニット87お
よび87a の端部表面の多孔は密封されている。構造物
は、１つの流路が押出軸に沿って、第２の流路がこの軸
に対して垂直となるような様式で設けられている。

【００８３】膜分離用途において、流入する処理すべき
流れが、膜を備えた主要チャンネルに進入すると、いく
つかの物質が膜に保持されるか、膜上で反応する。物質
がチャンネルを通過しようとするときに、膜によって、
混合物のいくつかが出口導管を通過して、構造物から垂
直な方向に出ることができる。構造物のいずれかの端部
で出口導管が塞がれていることにより、物質が垂直に流
動し、主要チャンネルに入って流入流と混ざることはな
い。出口導管を構造物のいずれかの端部で塞ぐことは、
栓をすることにより行なうことができる。チャンネル内
の残りの物質は、チャンネルの出口端を通って構造物か
ら流出する。両方の流出流は、別々の集積区域で集積す
ることができる。膜濾過操作において、ろ液の量は、入
口端が最高である。したがって、この端部でより多くの
ろ液が主要チャンネル（膜で被覆された）を通過する。
この理由のために、ある用途においては、出口端より
も、この端部により多くのスロットを配置して、この領
域における膜の背圧を最小にすることが好ましい。その
結果、フィルタの出口端に向かってスロットの数が少な
くなることが必要となる。図２６ａの矢印は、装置に入
って、それを通って、出ていく供給原料の流動方向を示
している。

【００８４】

【実施例】本発明をより詳しく説明するために、以下に
非限定的な実施例を記載する。全ての部、部分、および
百分率は、別記しない限り重量に基づくものである。

【００８５】直径が約2.54ｃｍ（約１インチ）であり、
断面が図２７に示したものであり、27の通路89を有する
２つの環88a および88b を備え、内径が約2.5 ｍｍであ
り、外側の環88a に18の通路を有し、内側の環88b に９
の通路を有するモノリスを押し出して、焼成した。隣接
する通路の間の距離は約1.1 ｍｍであった。通路とここ
れに隣接する出口導管との間の距離88は、約0.8 ｍｍか
ら約0.95ｍｍまでであった。例えば、この距離は、内側
の環にある通路と、中央導管すなわち隣接する出口導管
91との間の距離に関連している。これはまた、外側の環
と出口導管91との間の距離である。外側の表皮90は約1.
5 ｍｍの厚さであった。使用した組成物の焼成基体は、
平均細孔径が約0.4 ミクロンであり、容積多孔率が約44
％であった。円弧状の導管91、中央円形断面導管92、お
よび４つのダミー管すなわち通路93を、エポキシを用い
てそれぞれの端部で塞ぎ、不透過性高分子によりモノリ
スを両方の端部で密封し、供給原料と透過物とが混ざら
ないようにした。焼成モノリスをＣＯ₂に関して試験し
て、供給原料側から、透過物側まで約10ｐｓｉの圧力が
減少した。孔94を（ダミー通路を通って）開けて、ろ液
導管と外部との間を連通させ、試料を再度試験した。

【００８６】この試験結果を下記の表１に示す。

【００８７】

【表１】

【００８８】孔を開ける前のモノリスの透過性はその後
の値の約１／５であった。これは２つの要因によるもの
であった。第１に、外側の壁は内側の壁よりも60％から
90％厚く、外側通路の外側部分は内側通路の透過性より
も少なかった。このことは、効果が半分未満となること
を説明するものである。より重要なことには、孔を開け
る前には、気体は、本体から出るためには、外側環の通
路の間を通らなければならなかった。しかし、このこと
は、内側環の寄与を事実上なくし、程度がより小さい
が、全体の流れに対して、外側環の内面の寄与をなくす
るのに十分に拘束するものであった。孔を開けた後に
は、表面積の全てが有用になり、透過性が劇的に５倍に
増加した。孔を開けていないモノリスは、ろ液導管の間
に３列の通路を有する物品に形態学的に類似している。
この結果は、ろ液導管の間に３列の通路を有するモノリ
スは、２列以上の通路を有するモノリスよりも望ましく
ないことを示唆している。このことは、細孔の直径が小
さい材料ほど増幅される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の多重チャンネル押出構造物の斜視図

【図１ａ】図１の構造物の断面図

【図２】出口導管および分岐させる孔を有する本発明の
押出構造物の１つの実施の形態を示す斜視図

【図２ａ】図２の構造物の断面図

【図３】主要チャンネルの数が多いことを除いて図２の
構造物と類似している構造物の断面図

【図４】様々な数の主要チャンネルおよび出口導管を有
することを除いて図３の構造物と類似している構造物の
断面図

【図５】様々な数の主要チャンネルおよび出口導管を有
することを除いて図３の構造物と類似している構造物の
断面図

【図６】様々な数の主要チャンネルおよび出口導管を有
することを除いて図３の構造物と類似している構造物の
断面図

【図７】平滑化された楕円形であり、円形主要チャンネ
ルおよび長方形の出口導管並びに円弧状の出口導管を有
する装置の断面図

【図８】略三角形の出口導管を有する装置の斜視図

【図８ａ】図８の装置の断面図

【図９】外側と連通するために開けられた孔を示す、長
方形またはスロット状の出口導管を有する装置の断面図

【図９ａ】開けられた孔の間の、図９の装置の断面図

【図１０】外側と連通するために開けられた孔を示す、
長方形またはスロット状の出口導管を有する装置の断面
図

【図１０ａ】開けられた孔の間の、図１０の装置の断面
図

【図１１】放射状の出口導管を有する装置の断面図

【図１２】多数の同心環を有する構造物の断面図

【図１３】間隔を形成する手段にスロットが設けられた
ことを除いて図１２の内側環と類似の環の斜視図

【図１４】間隔を形成する手段が螺旋状であることを除
いて図１２の内側環と類似の環の斜視図

【図１５】多数の同心環を有する構造物の断面図

【図１５ａ】図１５の装置を構成するために組み合わせ
られる内側の環の断面図

【図１５ｂ】図１５の装置を構成するために組み合わせ
られる外側の環の断面図

【図１６】環が組み込まれた装置の概略図

【図１６ａ】図１６の装置を構成する内側の環の断面図

【図１６ｂ】図１６の装置を構成する中央の環の断面図

【図１６ｃ】図１６の装置を構成する外側の環の断面図

【図１７】他の環に組み込まれて本発明の装置を形成す
ることのできる、主要チャンネルの環の断面図

【図１８】様々な形状の通路を示す装置の一部の断面図

【図１９】様々な形状の通路を示す装置の一部の断面図

【図２０】様々な形状の通路を示す装置の断面図

【図２１】様々な形状の通路を示す装置の断面図

【図２２】様々な形状の通路を示す装置の断面図

【図２３】様々な形状の通路を示す装置の断面図

【図２４】長方形の通路を有する長方形の装置の斜視図

【図２４ａ】図２４の装置の断面図

【図２５】長方形の通路を有する長方形の装置の斜視図

【図２５ａ】図２５の装置の断面図

【図２６】スロット状の主要チャンネルおよび出口導管
を有する装置の斜視図

【図２６ａ】出口導管が外側と連通する側面のノッチを
有することを除いて図２６の装置に類似の装置の斜視図

【図２７】主要チャンネルが２列に配列され、円弧型の
出口導管を有する装置の断面図

【符号の説明】

１、24、81 装置２、６、７、15、19、23、25、32、36、38、39、59、6
0、63、66、67、70、71、74、80、83、89 主要チャ
ンネル３、26、31、35 外面４、11、18、20、21、22、27、29、33、37、41、62、6
4、65、68、69、72、75、78、82、91 出口導管５、28、30、34、45、57、76、77、94 孔８、16、93 ダミーチャンネル 10 柱状体 12 通路壁 13、42、53、92 中央導管 14、90 表皮 40、49 間隔を開ける手段 43、44、46、48、50、51、52、54、55、58、88a 、88b
環 47 スロット 56 スペーサ 85 ノッチ 86 栓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デルジョセフセントジュリアンアメリカ合衆国ニューヨーク州 14891 ワトキンズグレンタウンセンドロード 3340 (72)発明者ユーミンジーアメリカ合衆国ニューヨーク州 14870 ペインテッドポストオーヴァーブルックロード６

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】供給原料を変更する装置であって、該装
置がその中に供給原料を通過させる構造物からなり、該
構造物が、押出一体構造物および組込構造物からなる群
より選択され、内側区域、外側区域、縦軸、および該縦
軸に沿って延在する２組の開放端通路を定義する壁から
なり、該２組の通路が、互いに異なる断面形状または寸
法を有し、一方の組の各々の通路が、他方の組の少なく
とも１つの通路か、または該構造物の外部に隣接し、該
構造物が組込構造物である場合には、少なくともいくつ
かの通路が円弧形状の断面を有することを特徴とする装
置。
【請求項２】前記供給原料から一方の組の通路を隔離
する手段を備えることを特徴とする請求項１記載の装
置。
【請求項３】前記供給原料から一方の組の通路を隔離
する手段が、該一方の組の通路の端部にある栓からなる
ことを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】前記構造物の外部の少なくとも一部に密
封手段を備えることを特徴とする請求項３記載の装置。
【請求項５】前記一方の組の通路を互いに分岐させる
手段を備えることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】前記一方の組の通路が、前記構造物によ
り該一方の組の通路と交差する１つ以上の開口部を定義
させ、該交差した通路を該構造物の外側と連通させるこ
とにより分岐されていることを特徴とする請求項５記載
の装置。
【請求項７】前記構造物が、円筒形および楕円形から
なる群より選択される全体的な形状を有し、前記一方の
組の通路が円形かまたは丸コーナーにより定義され、前
記他方の組の通路の少なくともいくつかが同心の円弧状
に配列されていることを特徴とする請求項１記載の装
置。
【請求項８】前記一方の組の通路の断面のアスペクト
比が約３よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の
装置。
【請求項９】前記一方の組の通路の間の距離が、該通
路と前記他方の組の隣接する通路との間の距離よりも大
きいことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】前記一方の組の通路の各々の通路が、
前記他方の組の通路の各々の通路の少なくとも１つの表
面に適合するように形作られ、この適合する表面が互い
に隣接していることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１１】少なくとも一方の組の通路がスロット
状の形状を有することを特徴とする請求項１記載の装
置。
【請求項１２】前記通路の全てがスロット状の断面を
有し、前記２組の通路が互いに異なるアスペクト比の断
面を有し、断面のアスペクト比の大きい通路が、断面の
アスペクト比の小さい通路よりも前記構造物の外部に近
く、該断面のアスペクト比の大きい通路が、該構造物の
側面に切り込まれたノッチにより分岐させ、両端に栓を
有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１３】アスペクト比の小さい通路上に膜が形
成されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】前記一方の組の通路の壁に膜を備えて
いることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１５】前記膜がガス透過性膜であることを特
徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】前記一方の組の通路が触媒を備えてい
ることを特徴とする請求項１５記載の装置。
【請求項１７】前記膜を備えていない組の通路が酸化
触媒を備えていることを特徴とする請求項１６記載の装
置。
【請求項１８】前記構造物が、セラミック、ガラス、
ガラスセラミック、金属、炭素、モレキュラーシーブ、
高分子、イオン交換樹脂、およびこれらの組合せからな
る群より選択される材料から作成されていることを特徴
とする請求項１記載の装置。
【請求項１９】供給原料を変更する装置を製造する方
法であって、ａ）可塑化された原料混合物を調製し、ｂ）該可塑化原料混合物をダイに通して押し出して、
内部区域、外部区域、縦軸、および該縦軸に沿って延在
する２組の開放端通路を定義する壁からなる一体構造物
を形成し、ここで該２組の通路が互いに異なる断面形状
または寸法を有し、一方の組の各々の通路が他方の組の
少なくとも１つの通路かまたは該構造物の外部に隣接し
ており、ｃ）該一体構造物を熱処理して前記装置を製造する各
工程からなることを特徴とする方法。
【請求項２０】前記原料混合物が、熱処理されたとき
に、セラミック、ガラス、ガラスセラミック、金属、炭
素、モレキュラーシーブ、高分子、イオン交換樹脂、お
よびこれらの組合せからなる群より選択される材料を形
成する成分からなることを特徴とする請求項１９記載の
方法。
【請求項２１】前記熱処理した構造物の一方の組の通
路の壁に膜を施す工程を含むことを特徴とする請求項１
９記載の方法。
【請求項２２】流入する供給原料から一方の組の通路
を隔離する手段を設ける工程を含むことを特徴とする請
求項１９記載の方法。
【請求項２３】前記一方の組の通路を隔離する手段
が、前記通路の端部を穴埋め材料で栓をすることによる
ものであることを特徴とする請求項２２記載の方法。
【請求項２４】前記構造物の外部の少なくとも一部に
密封手段を設ける工程を含むことを特徴とする請求項２
３記載の方法。
【請求項２５】前記一方の組の通路を互いに分岐させ
る工程を含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２６】前記一方の組の通路が、該一方の組の
通路と交差し、該交差した通路を前記構造物の外側に連
結する１つ以上の開口部を設けることにより互いに分岐
されることを特徴とする請求項２５記載の方法。
【請求項２７】前記原料混合物が円柱形状に押し出さ
れ、一方の組の通路が円形かまたは丸コーナーにより定
義され、他方の組の通路の少なくともいくつかが同心の
円弧状に配列されていることを特徴とする請求項１９記
載の方法。
【請求項２８】前記原料混合物が、少なくとも一方の
通路の断面のアスペクト比が約３より大きい構造物に押
し出されることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２９】前記原料混合物が、一方の組の通路の
間の距離が、該通路と他方の組の隣接する通路との間の
距離よりも大きい構造物に押し出されることを特徴とす
る請求項１９記載の方法。
【請求項３０】供給原料を変更する方法であって、ａ）供給原料を請求項１記載の装置の一方の組の通路
に通して、該供給原料を変更し、ｂ）工程ａから得られた流出流を、前記装置の他方の
組の通路に通して該装置の外部に通過させる各工程から
なることを特徴とする方法。
【請求項３１】前記供給原料を請求項１４記載の装置
に通過させ、該供給原料が、該装置の膜に通過させるこ
とにより変更されることを特徴とする請求項３０記載の
方法。
【請求項３２】酸化可能な成分を含む供給原料を変更
する方法であって、ａ）請求項１７記載の装置の膜を備えた通路に酸素を
通過させて、制御された量の酸素を該膜に通して触媒を
備えたセルに通過させると同時に、ｂ）酸化可能な成分を含む供給原料を請求項１記載の
装置の触媒を備えた通路に通して、該酸化可能な成分の
少なくとも一部を酸化させ、その後、ｃ）該装置から流出流を排出する各工程からなること
を特徴とする方法。