JPH01501534A - クロスフロー濾過装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 濾過液を流す導管を備えたクロスフロー濾過装置及びこの装置の製造方法 発明の分野 本発明は、供給ストックを濾過液と保持物質（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ）　トに分離 するための改良されたクロス７０−濾過装置に係わり、更に詳しくは、装置内部 から濾過液を排出することに改善を与える流動抵抗の小さな濾過液のための導管 を備えた上述の如き装置に関する。本発明は又、上述したようなりロス７０−濾 過装置をメンブレンサポートとして使用した改良したメンブレン装置に関する。

関連出願 この出願は、１９８６年１２月１９日付けでロバート・エル・ビールトスミスに よって出願された米国特許願一連番号第９４４．６６５号、「浸透流れ導百を備 えたメンブレン装置」の一部継続出願である。

いて、フィルターの多孔質構造体を通過するには大き過ぎる物質とに分離する多 数の濾過装置がある。ストレートスルーフィルターは浮遊物質をフィルター表面 上又はフィルターマトリックスの内部に留めて、濾過液のみ通過させる。クロス フローフィルターはフィルター表面を横断する接線方向の流れを伴って作用し。

フィルター表面の孔を通過できない浮遊物質を流し去るようになっている。クロ ス７０−フィルターは保持物質、即ち濃縮した浮遊物質、を装置の一箇所から連 続的に排出し、別の箇所から濾過液を連続的に排出するようになっている。当技 術分野で良く知られているように、クロス７ｅｌ−フィルターの濾過速度は、フ ィルター表面上に堆積されるフィルターケーキの抵抗によって一般的に制限を受 けるのである。このようなケーキの厚さ及びこれに対応する抵抗は、クロスフロ ー速度によってコントロールされる。保持する浮遊物質を偏って濃縮することに よりケーキ厚さがコントロールされるこの現象は、技術文献にて広く記載されて いる。最大の濾過速度を得るために、通常はフィルターケーキに比較して濾過液 の流動抵抗が小さい多孔質の材料でクロスフローフィルターが作られる。即ち、 作動に於て多孔質フィルター自体を横断する圧力降下はフィルターケーキを横断 する圧力降下よりも小さく、又、後者の抵抗はフィルター表面を横断する流体力 学的な流動状態によって決定されるのである。

クロスフローフィルターは多数の通路が形成されている多孔質のモノリスを使用 して構成することができる。このようなモノリスは、内部を延在する通常は平行 で一様な間隔を隔てられた数十〜数千もの通路を有することができる。使用に於 ては、供給ストックはモノリスの一端側に加圧されて導ひかれ、これらの通路を 通して平行に流れ、又、装置の下流端に於て保持物質として引き出される。濾過 液は、通路を隔てている多孔質モノリスの！！部内に流れ込み、合流し且り又そ の壁部な通してモノリスの局面へ向かって流れるのであり、そしてモノリスの一 体形成されている圧力を維持する外側スキンを通して排出されるのである。モノ リス通路壁部に於る曲がりくねった流路内を流れる抵抗は濾過容量を厳しく制限 するので、この理由のために大きな表面積の多数の通路を備えた多孔質モノリス をベースとするクロスフローフィルターが商業的に使用されているのは見出され ない。

メンブレン装置は、牛浸透メンゾレンを使用して濾過液、浸透液とも称される、 を保持物質から分離している。粒子、コロイド、高分子、及び分子量の小さな分 子を分離する各８ｉ様々なメンプレ／装置がある。メンブレンは一般に機械的な サポートを必要とする。このサポートは、自己サポートする非対称メンブレンに 関する限りではメンブレンと一体化でき、或いは別体とすることができる。別体 とされる場合には、多孔質のサポート部質の上にメンブレンをコーティングする か、或いは該部質によって単純に機械的にサポートされるのである。

多数の通路を有する多孔質モノリスはメンブレンサポートとして特に有用である 。この場合には、メンプレンは通路壁に付与される。この通路壁は機械的なサポ ートとして作用すると共に、濾過液をその集合領域へ排出するための流路として も作用する。モノリスの通路壁の流動抵抗が高いと、先ず第一に、例えば動力学 的形成によるメンプレンの適正な形成が阻害されるという問題が生じる。第二に 、メンプレンが他の方法でモノリス通路壁に付与されたとしても、濾過液の流れ に対する通路壁の抵抗が装置容量を制限してしまう。

この制限は、このような装置の開発に於て、例えば米国特許第４．０６９．１５ ７号で７−バー及びロバーツによって、明確に認識されてきた。この特許は、数 多くのパラメータを特定の範囲内の値に制限することによって上述した制限を解 決できることを教示している。

単位体積当りの通路の表面積、サポートの多孔性、及び、サポートの全体積に対 する通路空間を除いたサポート物質の体積の比率、が成る範囲に定められ、そし て組み合わされて、サポートとしての浸透係数の許容範囲が定められるのである 。

その他のモノリスをベースとしたメンプレン装置が米国、フランス国、及び中華 人民共和国に於て開発されてきている。これらの装置に関して、専門家はサポー トの浸透性の制限を認識してきており、又、一般的にこの制限を、全体径の小さ な比較的少ない供給通路と大きな孔寸法を有するサポート物質との組み合わせに よるモノリスを使用することＫよって、克服してきた。成る１つの商業的に入手 できるメンプレン装置は、それぞれが１９本迄の通路を有する多数の小゛径な六 角モノリスを使用しており、これらのモノリスが円筒形ハウジング内に配置され た。濾過液は各モノリスの大側面の全てから排出され、他のモノリスから排出さ れた濾過液と混合された後、集められた。この装置の全体的なバッキング密度、 即ち単位体積当りのメンブレン面積、は非常に小さい。

メンプレン装置のサポートとして上述で使用されたモノリスは、サポートを貫通 する実質的に均一な間隔の通路を使用しているという共通の特徴を有している。

このような束縛を与えられて、製品開発者は上述で参照した特許にツーバー及び ロバーツによって詳述されているような変数を使用して、濾過液の流路の制限を 回避するように開発を進めてきた。

このようにして、多孔質モノリスの通路壁の流動抵抗は、クロスフロー濾過装置 、或いはメンプレン装置に°於るメンデレンサ、ｆ−）の何れにモノリスを使用 するに於ても、制限ファクターであった。更に、この制限は、装置のバッキング 密度、即ち単位体積当りのフィルター又はメンプレンの有効面積が太き（なるに 伴って、増々厳しく影響するのである。

熱交換器の分野では、多数の流路な有するボディーを備えた幾つかの一般的な装 置がある。例えば米国特許第４．０４１．５９２号のケルムの装置では、２つの 流体が別々にボディーへ流入し、ボディー内部では別々に保持されて、そして別 々に流出していく。熱交換がこれらの２つの流体の間で生じるが、物質の移転は 起こらない。ケルムは、これらの両流路の間で物質の交換、即ち流体の濾過、を 行うのに使用できることを示唆しているが、それ以上の教示はない。

発明の概要 それ故に、本発明の目的は装置から容易に濾過液を排出できる改良したクロス２ ０−濾過装置を提供することである。

本発明の他の目的は、装置の体積に比較して大きな通路表面積を有するクロス７ ０−濾過装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、最内側の通路、及び装置と組み合わされている濾過液 集合領域、の間に於てさえも、濾過液の流動に関する圧力降下が小さいようにな された、実質的に全ての通路を使用する上述したようなりロスフロー濾過装置を 提供することである。

本発明の更に他の目的は、通路壁が小さな孔寸法を有するが、適当な濾過液の排 出速度を維持できる上述したようなりロスフロー濾過装置を提供することである 。

本発明の更に他の目的は、上述したようなりロス７０−濾過装置の製造方法を提 供することである。

本発明の更に他の目的は、メンプレンが通路表面上に支持されているようなメン プレン装置に使用するための改良したメンブレンサポートを提供することである 。

本発明は、多数の通路を有する多孔質モノリスを使用したクロス７ｏ−濾過装置 或いはメンプレン装置のために本当に有効な濾過液の排出が、多数の個別の導管 をモノリス通路の間に分散配置して、濾過液を構造体内部の通路から濾過液集合 領域へ向けて有効に運ぶようになすことＫよって、達成できることを認識した結 果として発明されたのであり、各導管はモノリス通路壁に比較して小さな流動抵 抗を有しており、又、各導管は他の導管から比較的少ない本数の通路を隔てられ て配置され、何れかの通路壁から近くの導管へ至る圧力降下を有利な値に確保す るようになされている。

更九又、既存の通路を選択的にシールし且り又これらのシールした通路から濾過 液集合領域へ至るチャンネルを形成することによって、実質的に一様間隔の通路 を有する通常のモノリスを上述したような構造に容易に転換できる、ということ が認識されている。

本発明は、供給ストックを供給端部にて受け入れ、この供給ストックを濾過液及 び保持物質に分離するためのクロスフロー濾過装置を特徴としている。多孔質の 構造体であって、供給側端部から、保持物質を装置から排出させるための該構造 体の保持物質側端部へ向けて長手方向に延在する多数の通路、並びに、該構造体 の内部から濾過液をその集合領域へ向けて運ぶための該構造体の内部の複数の導 管、を形成している多孔質材料の構造がある。この濾過液のための導管は多孔質 材料を通過する流路に比べて小さな流動抵抗を有しており、又、この構造体は、 濾過液のための導管が通路の間に分散配置されて、多孔質材料を通る通路からそ の近（の濾過液のための導管へ至る流路の圧力降下を小さくしているのである。

。 一つの実施例に於ては、この構造体は単体のモノリスとされ、内部に濾過液のだ めの導管が形成される。

この濾過液のための導管は、構造体の供給側端部から保持物質排出側端部へと長 手方向に延在される。これに代えて、少なくとも１本の濾過液のための導管が長 手方向に延在され、その長さ部分の少なくとも一部に対して通路が沿うようにな される。この濾過液のための導管は、長手方向部分から濾過液集合領域へと横方 向に延在するチャンネルを含み、濾過液をその集合領域へ向けて流すようになさ れる。濾過液のだめの導管は更に、チャンネルと接続された複数の長手方向チャ ンｌｆ−を含むことができる。チャンネルはモノリスの一端ではスロットとされ 、或いはモノリス内部に形成された穴とされて、濾過液のための導管の長手方向 部分を濾過液集合領域へ接続するようになされ得る。少なくとも１つのチャンネ ルが装置の供給側端部と保持物質排出側端部との両方位置で濾過液のための導管 に形成され得るのである。

他の実施例に於ては、構造体は多孔質材料の複数の別個のセグメントで構成され るのであり、各セグメントはそれに沿って延在された複数の通路を有し、又、こ れらのセグメントはそれらに沿って延在する濾過液のための導管を形成するよう に配置される。これらのセグメントは実質的に四角な横断面を有するスラブとさ れ、全体的に互いに平行に配置され得る。

更に他の実施例に於ては、構造体はバリヤ手段を含む。このバリヤ手段は、構造 体の供給側及び保持物質排出側の端部に配置され、供給ストック及び保持物質が 直接に濾過液のための導管に流れ込むのを防止するのである。バリヤ手段は構造 体と同じ材料又は他の材料で作られたプラグを含み、このようなプラグは構造体 の材料と同程度以下の多孔性な有することができる。

通路の表面積は、構造体１工３当り約３．２８〜３２．８α２　（１ｆｔ”当り 約１００〜１０００　ｆｔ２）、又は１信３当り約６．５６〜２６．２　ｃｍ２ （１ｆｔ３当り約２００〜８００　ｆｔ２）である。これらの通路は全体的に互 いに平行であり、又、連続する層内で濾過液のための導管の間に配置される。

更に他の実施例に於ては、濾過液のための導管はバッキング物質で充填される。

このバッキング物質は、濾過液のための導管を機械的に支持するために、多孔質 材料よりも小さな流動抵抗を有している。これに代えて、濾過液のための導管は 中空とすることができる。

濾過液のための導管は濾過液集合領域と直接に連通されるか、或いは構造体がス キンを有するモノリスである場合には、濾過液のための導管はスキンを通して濾 過液の流す。この外側スキンは、多数の開口を有し、濾過液がその集合領域へ向 かう移動を一層高めるようになすことができる。濾過液のための導管は実質的に 等しい間隔で実質的に互いに平行とされる。この多孔質材料は、キン青石、アル ミナ、ムライト、シリカ。

ジルコニア、チタニア、スピネル、シリコンカーバイド或いはそれらの混合物か ら選定したセラミック材料とされる。この多孔質材料は、約２０〜６０チの多孔 度を有し、平均孔径は約０．１〜２０ミクロンである。

このクロスフロー濾過装置は、通路表面に付与されたパームの選定可能なメンプ レンを更に含むことができるのであり、このメンプレンはクロスフローマイクロ 濾過、ウルトラ濾過、逆浸透、ガス分離、或いはパーベーパレーション（ｐｅｒ ｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）に適当なメンプレンのグループから選択されることがで きる。

本発明は又、モノリスの上流から下流端へ延在する複数の通路を有する多孔質モ ノリスに濾過液のための導管を形成する方法を特徴とするのであり、この方法は モノリス内部から濾過液をその集合領域へ流すための濾過液のための導管通路と するように複数の通路を選定することを含んでいる。濾過液のための導管通路は 選定されなかった通路の間に分散配置され、これらの選定されなかった通路から 多孔質材料を通して近（の濾過液のための導管通路へと至る小さな流動抵抗の流 路を形成するようになされる。この方法は更に、濾過液のための導管通路を濾過 液集合領域に接続する１つ又はそれ以上の数のチャンネルを形成すること、及び 、流体が濾過液のための導管通路並びに濾過液集合領域へ直接に流れるのを防止 するために、濾過液のための導管通路をシールこと、を含む。

一つの実施例に於ては、濾過液のための導管通路はモノリスの上流端部及び下流 端部にてシールされる。

又、各チャンネルの形成はそのようなチャンネルを形成するようにモノリスの端 部にスロットを切削加工することを含む。これに代えて、チャンネルを形成する ように穴がモノリスに形成される。

他の実施例に於ては、前述した選定は、濾過液のための導管通路として各セット が通路を連結する列とされている複数セットの通路を指定することを含む。濾過 液のための導管通路のこれらのセットは実質的九等しい間隔を隔てられて平行と される。濾過液のための導管通路の各セット及びこれと組み合うチャンネルはモ ノリスを横断して延在される。このモノリスは実質的に一様な間隔とされて軸線 方向に隔てられた平行な通路を含み、又、セラミック材料で作られる。

好ましい実施例の説明 その他の目的、特徴並びに利点は好ましい実施例に関する以下の説明及び添付図 面を参照することによって見出されるであろう。図面に於て、 第１図は、クロスフロー濾過設備に配置された本発明によるクロスフロー濾過装 置の概略的な一部切除した不等角投影図、 第２図は、第１図疋示したクロスフロー濾過装置の端面図、 第３図は、第１図の線３−３に層クロスフロー濾過装置の横断面図、 第４Ａ図は、第３図のクロス７０−濾過装置の一部の拡大図であって、多数の通 路として作用する本発明の２本の濾過液のための導管を示す拡大図、第４Ｂ図は 、濾過液のための導管の他の構造に関する概略的な不等角投影図でありて、クロ ス２０−濾過装置の外側スキンに対する関係状態を示している不等角投影図、 第５図は、多数のモノリススラブを有し、それらの第６図は、実質的に等しい間 隔の通路を有して作られた通常のモノリスで形成されている本発明によるクロス ７０−濾過装置の概略的な不等角投影端面図、第７図は、完成した後の第６図の クロスフロー濾過装置の不等角投影図、そして、 第８図は、通常のモノリスから形成されている本発明による更に他のクロスフロ ー濾過装置の不等角投影図である。

本発明は、モノリスの通路の間に別個に分散配置された多数の濾過液のための導 管を有する多孔質材料で作られた１個又はそれ以上の数の、複数通路付サポート で構成されたクロスフロー濾過装置によって、達成されるのである。このように して構成されたクロスフロー濾過装置は、供給端に供給ストックを受け入れ、通 路壁が濾過液をその導管へ導びく一方、不浸透物質を保持物質としてその排出端 から排出する。濾過液のための導管は多孔質材料を通る流路よりも小さな流動抵 抗の流路な形成するのであり、又、濾過液にとってクロスフロー濾過装置の内部 から典型的にはその最外部とされる濾過液集合領域へ移動する直接のルートを形 成するのである。

本発明による濾過装置は、濾過液及び保持物質が排出されるようになされるクロ スフロー濾過装置として記載されるが、浸透液及び保持物質が排出されるように なされるメンブレン装置のためのサポートとして使用される多孔質材料にも同様 に本発明が関係することは認識されねばならない。以下に於ては、クロス７０− 濾過装置なる用語はメンブレン装置の多孔質サポート構造体を含めて意味し、又 、濾過液はメンブレン装置から排出された浸透液を含めて意味する。このような メンプレンはククスフ゛ローマイクロ濾過、ウルトラ濾過、逆浸透、ガス分離、 並びにパーペーボレーションに適当な隔離バリヤを含むことができる。

１つの実施例に於て、クロスフロー濾過装置は内部に濾過液のための導管が形成 されている単一のモノリスを使用する。これに代えて、クロスフロー濾過装置は スラブのような多数の別個のモノリスで組み立てられる。各スラブは多数の通路 を内部に有し、又、スラブはそれらの間に濾過液のための導管を形成するよ５に 配置される。何れの構造に於ても、各濾過液のための導管はそれに近い比較的多 数の通路から濾過液を供給されるのであり、クロスフロー濾過装置の濾過液集合 領域へ向けて濾過液のための導管が延在される境界に沿りてこれらの通路は位置 されているのである。更に、各濾過液のための導管は比較的少ない数の通路によ って真の濾過液のための導管と隔てられている。このことが、何れかの通路から 介在する壁部な通して濾過液のための導管へ至る濾過液の流動に関する圧力降下 を適当に小さくすることを保証するのである。

本発明は更に又、多数の通路を、典型的には実質的に一様な間隔で形成されてい る通常のモノリスを改造し、通路の中の何れかの通路を各端部にてシールし、そ して、このようにシールした通路から濾過液集合領域へ通じるチャンネルを形成 することによって、達成される。このように改修された通路は本発明による濾過 液のための導管として作用するのである。

第１図のクロスフロー濾過装置１０は円筒形モノリスであり、通路１２及び濾過 液のための導管１４を含んでいる。後者は、例えば製造時に押出又はその他の方 法によって、モノリスに形成される。第１因の切除した図面は、上部の濾過液の ための導管１６及び下部の濾過液のための導管１８を通っていて、通路１２のみ が装置１０の中央に明らかとされている。濾過液のための導管１６．１Ｂの何れ かの側に僅かに向かった横断面は、メンブレン装置１０の下部２０から上部２２ へ向けて平行に配置され且つ互いに隣接配置された付随的な通路を明らかにする 。

本発明によるクロスフロー濾過装置１０はクロス７０−濾過設備２４の一部をな している。円筒形リングの端部フィッティング２６がセメントによって円筒形ｃ ｏ１０ｘフａ−１過１１［１０の外側モノリススキン２３に対して結合されてい る。ねじ付端部キャップ２８がハウジング３２０組み合うねじ部分３０に螺合さ れ、端部フィッティング２６を供給接続パイプ３４に対して押圧して、０−リン グシール５６でシール丁るようになっている。第二の０−リングシール５８は円 筒形リング２６とハウジング３２のねじ部分３０との間に備えられている。他の シール手屓は、円筒形のクロスフロー濾過装置１０の外側スキ７２３ｆ）端部９ 面を使用して、供給接続パイプ３４に対してＱ−ＩＪソングール５６でシールし 、又、ハウジング３２のねじ部分３０に対して０−リングシール５８でシールす る。

濾過液集合環状部３６はスキン２３とハウジング３２との間に位置される。

作動に於て、供給ストックは圧力を加えて矢印３８で示す方向へ押し込められる 。クロスフロー濾過装置１０の供給側端部４０が供給ストックを受け入れ、又、 保持物質排出側端部（図示せず）から排出される迄流体を長手方向に流す。供給 側端部４０は第２図に拡大した端面図として示されていて、通路１２の四角い開 口を明らかにしている。各開口は通路壁４２で形成され包囲されている。濾過液 のための導管１６．１８のためのプラグ４６．４’８のような端部プラグ４４も 又示されている。モノリスに於る供給側及び保持物質排出側の端部のプラグ４４ は、濾過液のための導管１４を供給ストック又は保持物質と直接接触しないよう に隔離している。クロスフロー瀘過装［１１０の内部に沿って、通路１２の壁部 ４２は濾過液が濾過液のための導管１４にのみ流入するようになしている。プラ グ４４は壁部４２と同じか別の材料とすることができる。

又、通路１２の開口をマスクした後簡単に取り付けできる。これらのプラグは組 成に応じて硬化又は焼成によって硬くされ、供給ストック及び保持物質と、濾過 液のための導管１４の中の濾過液と、の間に積極的なバリヤを形成するようにな される。プラグ１４が多孔質材料で作られるならば、プラグ４４の孔は壁部４２ の孔よりも大きくないことが望ましい。プラグ４４の機械的強度、並びに化学的 及び熱的な抵抗力は、供給ストックの特性や意図された作動の圧力及び温度に応 じて選定されるのである。

第１図に於て供給側端部４０内に流入した後、流体は通路１２に沿って流れる。

濾過液は矢印５０によって示すように次第に取り出され、浸透できない保持物質 が矢印５２で示すように流れ続ける。濾過液はその導管１６．１Ｂに到達すると 、スキン２３へ向けて流れ、該スキンを通して矢印５４で示すように容易に流さ れる。

クロスフロー濾過装ｆｆ１ｌｌＯが第３図に横断面図で示されて、中空の濾過液 のための導管１４、例えば通路１２によって境界されている導管１６，１８を明 らかにしている。クロスフロー濾過装置１０の拡大部分ヲｔｇＡＡ図に示されて おり、濾過液のための導管１４による通路１２の作用を更に示している。例えば 通路６０からの濾過液は壁部６２内に流入し、壁部６４．６６を通して流れ、そ して矢印６８で示すように濾過液のための導管１６内に流入する。同様に、濾過 液は介在する壁部な通して濾過液のための導管７０内に流入する。圧力差による 駆動力の下で濾過液は矢印７２．７４で示すように外方へ流れ、矢印７６．７８ で示すようにスキン２３を通過される。

この流体の流れ方向は矢印８０，８２及び８４で代表して示される。供給ストッ ク及び保持物質は矢印８０で示すようにクロスフロー濾過装置１１０を通して長 手方向へ流される、濾過液は、通路壁の中に流入し、矢印８２で示すように第二 の方向へ沿って全体的に流される。濾過液のための導管に流入すると、濾過液は 第三の方向へ矢印８４で示すように外方へ流される。

この方向は他の二つの方向九対して大体直角である。

濾過液のための導管１６．７０は比較的少ない数の通路によって第二の方向に沿 って離隔されている。一方、濾過液のための各導管は、それに近い位置の比較的 多数の通路から第三の方向に沿って濾過液を供給されるのである。この構造に於 ては、通路は連続層８６．８８．９０，９２及び９４に形成されている濾過液の ための導管の間に配置されているのである。

クロスフロー濾過装置１０は壁４２を含めてセラミ体のような様々な多孔質材料 から製造することができる。セラミックスの中では、キン青石、アルミナ、ムラ イト、シリカ、ジルコニア、チタニア、シリコンカーバイｒ１スｔネル或いはそ れらの混合物が好ましい。

材料の多孔度は２０〜６０％の範囲が許容され、３０チ以上であるのが好ましい 。平均孔径は幅広い範囲で選定できるが、典型的には約０．１〜２０ミクロンの 範囲である。

本発明によるクロス２０−濾過装置の温度の選定は、ダーシーの法則のコゼニー ーカルメンの適用尤よって助けられる。即ち、 ここで、Ｑ／Ａは多孔質媒体を通る質量の流れの割合、即ち、体積流量／単位時 間／単位横断面積、εは多孔度、ΔＰは圧力降下、ｋ′はコゼニーーカルメン定 数（平均的には５の値）、Ｌは流れ長さ、μは流体の粘度、そしてＳは多孔質媒 体の表面積である。コゼニーーカルメンの等式は、例えばケミカル・エンジニア リング・ジャーナル（ロウゾーン〕、１０．１−５４（１９７５）の、デュリア ン、Ｆ、Ａ、Ｉｌ、　ｒ多孔質媒体及び多孔質構造体を通る単−相の流れ」に記 載されている。

表面積Ｓは以下の関係式で孔の流体的直径ＤＨに関係する。即ち、 それ故に、与えられた材料に関する質量の流れの割合（Ｌ／’Ａ、は、孔寸法及 び他のファクターに次のように関係するのである。即ち、 平均孔径は、従って通路壁に於る多孔度を決定する上で非常に重要となる。入手 可能な最大孔寸法の多孔質材料を使用するのが望ましいように見做されるが、こ れは必然的に不可能である。クロスツー−濾過に於ては、孔径が分離効果を決定 するので、大きな孔の多孔質材料は適当な分離効率に欠けることになるのである 。メンブレンサポートとしてモノリスを使用するためには、大きな孔の多孔質材 料は同様に使用することができない。例えば、米国特許第３．９７７．９６７号 にてトルールソン及びリッツは、マイクロ孔を有する多孔質サポートに動力学的 に形成した無機メンプレンに関しては、サポートが２ミクロンより大きな孔を有 する材料を匣用した場合に、メンブレンを形成するのに使用された粒子懸濁液に 浮遊する微粉がサポートの孔構造及びプラグの孔の何れの中にも進入し、この結 果として望ましくない程尤浸透速度が低（なることを、記載している。これとは 逆に、米国特許第４．０６９．？　５７号の７−パー及びロバーツの動カ学的メ ンゾレン形成方法は、好ましい孔径な１０〜１７ミクロンにまで許容している。

更に又、スリップ注型法によって無機メンブレンが形成される場合には、孔径の 一層大きなサポートが使用できるのであり、米国特許第４．５６２．０２１号に プラグその他によって説明されている通りである。このようにして、メンブレン サポートとして使用されたモノリスに関しては、使用可能な最大の孔径はメンブ レンを形成するのに使用される技術に関係することなのである。しかしながら一 般的には、メンブレンはより微細な孔径の多孔質材料に形成されるほどにその形 成は容易となるのである。

本発明によるクロスフロー濾過装置の構造は、そのクロスフロー濾過装置を使用 する目的に応じて、その形状及び構成材料をも含む。クロス７０−濾過装置１０ の構造を考えるならば、その濾過液の流れの特徴は第４Ａ図に示されている断面 を調べることによって予測できるのである。薄壁構造は濾過液を２個の平行な濾 過液のための導管１６，７０内に排出する。この予測のために、この断面は、モ ノ“リス通路内部への均等に分散された水の濾過液流量が４０．７　ｍ３／１日 ／　ｍ２の幾何学的面積（１０００ガロン７１日／ｆｔ”の幾何学的面積（ｇｆ （１））であると仮定する。この装置がクロス７０−濾過に使用されるならば、 これは典型的且つ望ましい濾過速度を多くの適用対象に於て果たすであろう。こ のモノリス装置がメンブレンサポートとして使用されるならば、同じ濾過流量レ ベルがウルトラ濾過及び逆浸透装置にも適当となり、このようなメンプレン装置 は約４．０７　ｍ”７１日／工２（約１００　ｇｆ’ｉ）以上の水７ラツクスを 有することになる。このようなメンブレンの水フラックスのレベルは殆どの場合 の適用尤於て適当である。

均一に分布された水の濾過液流量が４０．７　ｍ３／１日／ｍ”（１０００ｇｆ ｄ）であると仮定されると、モノリス通ｉ！壁を横断する圧力降下は推測できる 。以下のサンプル計算に於て、モノリスのパラメータは次の通りである。即ち、 サポート材料の多孔度は４５％、通路密度は１．１１８ｕｌ径（０，０４４ｉｎ ）の通路寸法で四角い通路が４６．５本／工”（３００本／　１ｎ２）　、壁厚 は０．３０５隨（０，０１２１ｎ）、そして通路表面積は２０．８７　ｔｘｔ” 　／ｃＩＩＬ”　（５３ｉｎ”　／　１ｎ３）である。（３）式を使用し、コゼ ーニーーカルメンの係数を５として、構造体の中央から濾過液のための導管へ至 る迄の圧力降下が、濾過液のための導管の間に異なる数旦の通路が有るとして、 又、平均孔径が異なるＤＨの寸法であるとして、第１表に示しである。この圧力 降下はゆ／♂（ｌｂ／　Ｌｎ”　（ｐｓｉ）　）で示しである。

８１表 圧力降下　ｋｌｌ／ｃｍ２（ｌ　ｂ　／１ｎ２）ｎ　ＤＨ＝４μ　ＤＨ＝２４　 ＤＨ＝＝１μ５　３．０９　（４４）　１２．３　（１７５）　４９．１　（６ ９８）１０　１２．９　（１８３３５１，６（７３４）　２０６．１（２９３２ ）２０　５２．２　（７４３）　２０８．８（２９７０）　８３５．２（１１８ ８０）これらの計算によれば、導管の間の通路本数が増大したり、孔寸法が減少 するに伴って、内部通路から濾過液のための導管へ至る間の圧力降下が驚異的に 増大することを示している。この圧力降下は通路本数の二乗と共に増大する。何 故ならば、濾過液の流ｔ（ＧＬ／Ａ　）、及び流動通路長さくＩａ）の両方が通 路の本数に比例して増大するからである。

同様な計算が異なる通路寸法のモノリスに関して行われた。第２表の結果はこの ような分析を示している。

即ち、 第２表 濾過液のための導管へ至る圧力降下　１＃／ｃｍ”　（ｌ　ｂ／１ｎ）これらの 計算は、四角い通路で多孔度が４５％、孔。

径が４ミクロンで導管の間に５本の通路を形成して、商業的に入手できるモノリ ス（濾過液のための導管は形成されていない）の寸法特性をペースに行われた。

このような一群のモノリス材料に関しては、構造体の中央からの圧力降下は導管 の間隔距離にほぼ比例して増大した。このことは、（３２弐の変数の間の相互作 用を反映している。このように、この一群の材料に関しては、重要なパラメータ は濾過液のための導管の間隔距離となるのである。纂１表から注目すべきことは 、通路寸法を固定したモノリスＫｒＡしては重要なパラメータは導管の間隔の二 乗である。

本発明による装置として選定された構造は、その装置が作動される圧力にも依存 する。例えばウロトラ濾過装置に関しては、装置は典型的にデージ圧が３．５２ 〜７−０３ｋｇ／ｃｍ２（５０〜１００　ｐｓｉｇ）の下で作動される。第１表 のモノリス材料に関しては、好ましいモノリス基体は４ミクロンもしくはそれ以 上の孔径な有し、濾過液のための導管の間に５本もしくはそれ以下の本数の通路 が形成されたものとなされる。逆浸透装置に関しては、そのシステムはｒ−シ圧 が３５．２〜７０．３ｋｌ？／ｃｍ”　（５００〜１０００　）ｓｉｇ）の下で 作動され、より細かい孔径の材料とされるか、或いは濾過液のための導管の間の 通路の本数が一層多いものが使用されるのである。

多孔度の相違、流体の相違、コゼニーーカルメン定数値の相違（材料に依存する ）アルミニウムその他の変数が相違すれば、これらの値は変更することが必要と なる。更に又、上述した計算は、４０．７　ｍ’７１日／ｍ２（１０００ｇｆｄ ）の均等分布された流量の濾過液が通路壁内に流入するとの仮定に基づいて行わ れた。この推測は、例えばソリューションキャスティングやスリップ注型法によ って通路壁に付与されたメンブレンを有する装置に関して大体通用するのであり 、又、メンブレンは主に濾過液の排出に対する抵抗を与えるのである。クロス７ ０−濾過又は動力学的メンブレンの形成に関しては、濾過液の均等な流れの推測 は通用しない。これらの場合には、多孔質材料を通る濾過液の流れは濾過液のた めの導管に接近して非常に多（なり、又、濾過液のための導管からの距離が長く なるにつれて急激に減少する。この場合、濾過液のための導管の間隔は、濾過液 のための導管から離れた路壁な通して濾過液が適当に流れるようになすために、 一層小さくしなければならないのである。この代わりに、孔径及び多孔度が大き いか通路壁が厚い多孔質材料な使用することが必要に＋なる。これらのことを考 慮すれば、動力学的形成以外の方法で付与されたメンブレンのサポートとして使 用される多孔質材料、或いはクロスフローフィルターや動力学的形成方法で形成 されたメンブレンのサポートとして使用される多孔質材料には、異なる要求値が 存在することになる。しかしこれらの典型的な結果は、濾過液のための導管の形 成されていないモノリスを使用することに関連する制限を、又、このような導管 を組み込んだ結果としての有利な利点を示すのである。ここに詳述したような濾 過液のための導管の存在は、３９．４〜３９４ｃｍ”　／ｃｒｎ３（１００〜１ ０００　ｉｎ２／　１ｎ３）の範囲の通路面積、好ましくは７８．７〜３１５ｃ ＩＩＬ”／ｃｍ”　（２００〜８００　ｉｎ”／ｉｎ’）の間の通路面積を有す る多孔質材料の有利な使用をもたらすのである。

濾過液が一旦中空な濾過液のための導管に到達すると、装置の外側スキンへ至る 迄のこの導管内での圧力降下を考慮しなければならない。上述した構造に関して は、都合良い導管間隔は通路１本分、即ち１．１１８ｒＪ（Ｑ、Ｑ　４４　ｉｎ ）の寸法である。導管の長さ、即ちモノリスの中央部からモノリスの外側スキン へ至る長さは、典型的には２．５４〜１０．１６ｍ　（１〜４　ｉｎ）である。

層流流れに於る圧力降下に関しては、平行なプレート内の圧力降下ΔＰＬアは次 式で与えられる。即ち、ここで、■は流体の速度、Ｘはチャンネル長さ、ｈはチ ャンネル幅、μは流体の粘度、モしてｇｏは重力加速度である。４０．７　ｍ’ ７１日／ｍ２（１０００ｇｆｄｌ）均等分布された水の浸透性に応答した濾過速 度に関しては、濾過液のための導管内での圧力降下は小さな値であって、二十数 ゼンチメートルに至るＣ数インチ）迄の導管の長さに関して７．０３７Ｘ１０″ ″’　ｋｇ　／　ｃｘ”（０，０１ｐｓｉ）よりも小さい。それ故に、濾過液の ための導管の厚さをできるだけ小さくして、全通路容積に比較して全導管容積を 小さくすることが好ましい。

このことは単位体積当りの有効表面積を大きくするのである。単位体積当りのフ ィルター表面積が大きいことでクロスフロー濾過装ＲＫとりて濾過速度の増大が 達成されるのである。

濾過液のための導管に接近した通路壁の機械的サポ−トを増大することが望まれ るならば、導管は通路壁よりも流動抵抗の小さい濾過液のための導管を形成する ような方法で粒状物質を充填されることができる。

例えば、第４Ｂ図で粒状物質１００がりａスフロー濾過装ｕｉｏａの濾過液のた めの導管７０ａの内部に示されている。この装置１０ａの製造に際して、粒状物 質１００は導管７０ａがプラグで橙される前処バッキングとして濾過液のための 導管７０ａの端部の一方を通して装填されるのである。この粒状物質１００はこ れらを多孔質マトリックスとして結合するような結合剤を含むことができる。粗 い粒状物質１００を与えられて強度を増大された機械的なサポートは、濾過液の ための導管７０ａの付近の通路壁を横断する圧力差が大きいときに、特に望まし い。

濾過液のための導管７０ａ、１６ａと、周囲の濾過液集合領域との間モノリスス キン２３ａを横断して大きな圧力差が存在し得る。スキン２３ａの機械的強度の 増大は、その厚さを大きくすることで達成される。

しかしながら、濾過液の排出に対するスキン２３ａの抵抗も、（３）式により判 るようにかなりのものとなる。

望まれるならば、スキン２３ａの濾過液の流動に対する抵抗は、導管７０ａを濾 過液集合領域に対して直接に連通させるようにスリット１０２のような穿孔を形 成することによって低減することができる。濾過液のための導管１本当り１個又 はそれ以上の数の穿孔が形成される。これに代えて、濾過液のための導管１６ａ のチャンバー１０４で示されるように、濾過液のための導管の表面積をスキン２ ３ａの近くで増大させることができる。チャンバー１０４はスキン２３ａを通る 濾過液の流れに対して大きな横断面積を与える。

第５図のクコスフロー濾過装！１１０は本発明による他の構造である。モノリス スラブ１１２．１１４．１１６．１１８．１２０及び１２２がリテーナ−装置１ ２４内で一つの構造体として組み付けられており、このリテーナ−装置はその横 部材１３８，１４０．１４２．１４４．１４６がシートを形成している。これら のモノリススラブ及びリテーナ−装［１１２４と横部材１３８．１４０．１４２ ．１４４，１４６との間の空間はシール剤或いは０−リングのような機械的シー ルによってシールされる。スラブ１１２〜１２２の付加的な位置決め且つ機械的 支持は、それらの間に分散配置されているサポート１２６によって行われている 。モノリススラブ１１２〜１２２はそれらの間に濾過液のための導管１２８．１ ３０．１３２．１３４及び１３６を形成しており、これらの導管は濾過液を直接 に周囲の濾過液集合領域（図示せず）へと運ぶのである。適正な装置１１２４の 端面ば、第１図に示したのと同様なりロス７０−濾過装置として組み立てられた 場合に、シール面として作用するのである。

クロス７０−濾過装置１１０は、バッキングの通路密度が非常に大きなモノリス スラブの使用を可能にする。各スラブ１１２〜１２２は十分に薄（されて、濾過 液が通路壁から許容できる小さな圧力降下で近くの濾過液のための導管へ流れる ようになされる。スラブ１１２〜１２２は互いに間隔を隔てられて、濾過液集合 領域へ向けて濾過液を排出するための圧力降下の小さな流路な形成するように、 濾過液のための導管が形成されるのである。

本発明によるクロスフロー濾過装置は又、第６図のモノリスのように実質的に等 しい間隔の通路を有する通常のモノリスからり（ることもできる。通常のモノリ ス１５０は以下に述べるように改修される。通路１５２の列が間隔を隔てて選定 され、例えば５本又は６本置きに選定されて、濾過液のための導管通路とされる 。選定した列、例えば列１５６．１５８．１６０及び１６２が第一の方向に沿っ て選定される。列１５４は本発明によって未だ改修されていない濾過液のための 導管を示している。図示したように、列１５６．１５８．１６０．１６２は第一 の方向に実質的に等しい間隔を隔てられ、互いに全体的九平行とされている。

これらの列はそれぞれスラブ）１６６．１６８．１７０及び１７２を有して示さ れており、これらのスロットはモノリス１５０に切削加工で形成されている。ス ロット１６６．１６８．１７０．１７２は、それぞれの列に於る濾過液のための 導管通路の変化のない長手方向部分を、濾過液集合領域へ接続するチャンネルと して作用している。濾過液のための導管通路の各列は濾過液のための導管として 作用する。又、各通路は、チャンネルと接続され且つモノリス材料の一つの壁部 によって第二の方向１１４へ向かって通路から隔離されている濾過液のための導 管のチャンバーとされている。

例えば、濾過液のための導管１７６．１７８は壁部１８０によって離隔されてお り、共にスロット１６６で連結されている。

スロットが一旦各々の濾過液のための導管列の通路に切削されると、各列はモノ リスの第二の方向１７４に沿う方向の自由端部及び保持物質排出側の端部な橙さ れる。第７図に示すよ５に完成されたクロスフロー濾過装置１８４は、各スロッ ト１８８に関する保持物質排出側端部にプラグ１８６を有し、又、各濾過液のた めの導管列に関す゛る自由端部に組み合うプラグ１９０を有する。

クロスフロー濾過装置として使用するために、この改修されたモノリス１５０は 第１図の設備２４と同様な設備の所定位置に配置される。矢印１９２で示される 供給ストックの流れはクロスフクー濾過装置１８４の自由端部へ流入する。濾過 液は通路１５２の壁部を通して濾過液のための導管として作用する濾過液のため の導管通路内に流入する。濾過液は矢印１８４で示すよ５に流れ、これと同時に スロット１８Ｂに達する迄方向１８２へ向けて流れるのであり、このスロットの 位置では矢印１９６で示すよ５１（方向１７４に沿って濾過液が流れる。

第８図の他のククスフクー濾過装置１８４ａに於ては、各濾過液のための導管列 は穴１００．１０２．１０４．１０６をドリル加工して形成した４セツトのチャ ンネルを有してかり、これらの穴は各濾過液のための導管列と交差してモノリス １５０ａを貫通されている。他の構造に於ては、１セツトのみの穴が供給側及び 保持物質排出側の端部の中央に備えられる。モノリス１５０ａの両端のプラグ１ ９０ａ、１８６ａは供給ストック及び保持物質の流れが濾過液のための導管に直 接に流れ込むのを防止するのである。

モノリス装置ｉ！１５０又は１５０ａの両端にて各濾過液のための導管列にチャ ンネルを形成することは、成る種のガス分離に於るよ５な濾過液リフラックスを 伴う分離のために特に望ましい。

望まれるならば更に、濾過液のための導管通路及びチャンネルが高い多孔度の物 質で充填されて、濾過液のための導管通路及びチャンネルの近くの通路壁の機械 的サポートを増大させることができる。

以下の例は、通常のモノリスと本発明によって濾過液のための導管通路及びチャ ンネルを有するように改修されたモノリスとに関するモノリスの浸透度の比較を 与えるものである。

通常のモノリスが第１図の設備と同様な設備に組み込まれた。円筒形セラミック 端部リング５６がシリコーン接着剤を使用してモノリス端部に結合された。米国 ニューヨーク州コーニングのコーニング・グラス・ワークス社から入手されたモ ノリスが適当なシリンダーであり、これは直径が１０．１６ｃｍ　（４ｉｎ）で １５．２４１（（５ｉｎ）であった。通路の形状は四角であり、１平方センチメ ートル（１平方インチ）当り４６．５個（３００個）ｙ）セルを均等間隔で有し ていた。通路寸法は１．１１８Ｂ（０，０４４ｉｎ）であり、通路壁の厚さは０ ．３０５ｕ＋　（０，０１２１ｎ）であった。濾過液が流れることのできる全通 路面積は約１１６５ａａ２（２８’ｔ２）であり、接層剤で橙をされるモノリス 外側スキンに近い僅かな通路の面積は小さかった。このモノリス材料はキン青石 Ｅ！　−２０であり、平均孔径は３〜４ミクロンで、多孔度は５３％であった。

このモノリスを第１図の設備に取り付けた後、１６８ｃｍ”　（２６１ｎ２）の 推測面積をペースにした平均的な水の浸透度は、４．４℃Ｃ４０Ｆ＞で供給水の 圧力が５−５２　ｋｌ／／ｃｙ？　（５０ｐ８１）の状態で、４−４８ｍ３／１ 日／ｍ３　（１１３ｇｆｄ）と測定された。

例　２ 同じ材料及び通路形状の第二のモノリスが本発明によって第６図及び第７図に示 したような濾過液のための導管を有するように改修された。これらの導管は通路 の５列目毎の間隔を隔てられ、シリコーン接着剤によってモノリス両端が栓をさ れた。モノリスの一端にスロットが形成された。各スロットは濾過液集合領域へ 通じる約１２．７　ＭＪＬＣ０，５ｉｎ）の開口をモノリスの側部に有していた 。濾過液が流れることのできる全通路面積は約１．８６　ｍ２（２３ｆｔ２）で あり、濾過液のための導管のため、且つ、接着剤によって栓されたモノリススキ ン付近の通路の僅かな面積のために、従来のモノリスの面積の２０％の減少が許 容された。このモノリスは例１に使用された設備に挿置された。このモノリス水 浸透度は４．４℃（４０’Ｆ、）で供給水の圧力が３．５２　ｋｌｌ　／　ｃｍ ２（５０ｐｓｉ）の状態で、約９７．７５　ｍ’７１日／　ｍ”　（２４００ｇ ｆ６＞と測定された。

この列２のモノリスは、第二のモノリスがただ約２０係の通路面積の減少を示し たにも拘わらず、例１の通常のモノリスの場合よりも２２倍もモノリス浸透度の 増大を示した。引き続いて行われた列２のモノリ。

スによるコロイド状のジルコニアの非常に濃密な懸濁液を使用したマイクロ濾過 テストは、濃密さが全（ない濾過液の排出を示した。このことは、測定された高 い浸透度がモジュール内での何等かの漏洩やバイパスによって生じたのではなく て、本発明による濾過液のための導管が作用した結果として生じたことを示した のである。

四角い通路の四角い配列が上述のガで使用されたが、丸や三角のようなたの通路 形状、及び六角形状に間隔を置かれるような他の配列が使用できることは認識さ れねばならない。更に、支持のガに於ては、本質的に平行な濾過液のための導管 が記載されたが、円筒形のモノリスの半径に沿って個々の導管が配列されるよう な他の導管配列が使用できることも認識されねばならない。

本発明の特別な特徴は幾つかの図面に示され、他の特徴は図面には示されていな いが、これはそれぞれの特徴が本発明による特徴の幾つか又は全てと組み合わさ れ得るよ５　ＩＣな丁ための笈宜的な理由だけによる。

他の実施ガが当技術分野に熟知した者にとって考え付くであろう。これらの実施 例は請求の範囲に包含されるのである。

特許庁長官殿　平成１　年２１　？！２７日１．事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ８７１０３２６９ ２、発明の名称 ゴールドスミス、ロバート　エル。

４、代理人 ６、補正により増加する請求項の数 ７、補正の対象 明細書及び諸求の範囲翻訳文の浄書（内容に変更なし）手続補正書

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. １．供給ストックを自由端部に受け入れ、この供給ストックを濾過液及び保持物 質に分離するためのクロスフロー濾過装置であって、 供給側端部から保持物質の排出側端部へと長手方向に複数の通路が延在形成され 、これらの通路を通して供給ストックが流れて装置から保持物質を排出するよう になす多孔質材料で作られた構造体と、前記構造体の内部から濾過液をその集合 領域へ流すために該構造体内に形成された複数の濾過液のための導管であって、 多孔質材料を通した流れに比べて流動抵抗の小さな流路を形成する前記濾過液の ための導管と、 前記通路からその付近の濾過液のための導管へと多孔質材料を通して濾過液を流 すための小さな圧力降下の流路を形成するために、前記濾過液のための導管が前 記通路の間に分散配置されていることと、を包含したクロスフロー濾過装置。
2. ２．前記構造体が単一のモノリスとされ、その内部に濾過液のための導管が形成 されている請求の範囲第１項のクロスフロー濾過装置。
3. ３．濾過液のための導管が構造体の自由端部から保持物質排出側端部へと長手方 向に延在されている請求の範囲第２項のクロスフロー濾過装置。
4. ４．モノリスが鍍金を有し、該スキンを通して濾過液のための導管が濾過液をそ の集合領域へ直接に導びく請求の範囲第２項のクロスフロー濾過装置。
5. ５．モノリスのスキンが複数の開口を含み、濾過液のための導管から濾過液の集 合領域へ向かう濾過液の移動を改善する請求の範囲第４項のクロスフロー濾過装 置。
6. ６．少なくとも一つの濾過液のための導管が前記流路と一緒に少なくともその一 部に沿つて長手方向に延在している請求の範囲第２項のクロスフロー濾過装置。
7. ７．濾過液のための導管が少なくとも一つのチヤンネルを含み、該チヤンネルは 長手方向部分から濾過液集合領域へ横方向に延在して濾過液を該濾過液集合領域 へ導びくようになされた請求の範囲第６項のクロスフロー濾過装置。
8. ８．濾過液のための導管が更に前記チャンネルに連続された複数の長手方向チャ ンネルを含む請求の範囲第７項のクロスフロー濾過装置。
9. ９．チヤンネルがモノリスの一端に形成されたスロツトである請求の範囲第７項 のクロスフロー濾過装置。
10. １０．チャンネルがモノリスに形成された穴である請求の範囲第７項のクロスフ ロー濾過装置。
11. １１．濾過液のための導管が、装置の自由端部及び保持物質排出側端部の両方に 形成された少なくとも一つのチヤンネルを含む請求の範囲第７項のクロスフロー 濾過装置。
12. １２．構造体が多孔質材料よりなる複数の別個のセグメントで構成され、各セグ メントはそれに沿つて延在された少なくとも一つのチャンネルを有し、又、セグ メントはそれらの間に濾過液のための導管を形成するように配置されている請求 の範囲第１項のクロスフロー濾過装置。
13. １３．セグメントが実質的に四角い横断面を有するスラブであり、又、そしてそ れらの間に濾過液のための導管が形成されるように配置された請求の範囲第１２ 項のクロスフロー濾過装置。
14. １４．構造体が、その自由端部及び保持物質排出側端部に配置されたバリヤ手段 を含み、供給ストック及び保持物質が濾過液のための導管内に直接に流入するの を防止するようになされている請求の範囲第１項のクロスフロー濾過装置。
15. １５．構造体の単位体積当りの通路の表面積が、約３．２８〜３２．８ｃｍ２／ ｃｍ３（１００〜１０００ｆｔ２／ｆｔ３）である請求の範囲第１項のクロスフ ロー濾過装置。
16. １６．構造体の単位体積当りの通路の表面積が、約６．５６〜２６．２ｃｍ２／ ｃｍ３（２００〜８００ｆｔ２／ｆｔ３）である請求の範囲第１項のクロスフロ ー濾過装置。
17. １７．通路が全体的に平行である請求の範囲第１項のクロスフロー濾過装置。
18. １８．通路が連続した層に形成されている濾過液のための導管の間に配置されて いる請求の範囲第１７項のクロスフロー濾過装置。
19. １９．濾適液のための導管が多孔質材料よりも流動抵抗の小さなパツキング材料 を充填され、濾過液のための導管のための機械的サポートを形成するようになさ れた請求の範囲第１項のクロスフロー濾過装置。
20. ２０．濾過液のための導管が実質的に等しい間隔を隔てられ且つ全体的に平行で ある請求の範囲第１項のクロスフロー濾過装置。
21. ２１．構造体の多孔質材料がセラミック材料である請求の範囲第１項のクロスフ ロー濾過装置。
22. ２２．セラミック材料がキン青石、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、 スピネル、シリコンカーバイド、或いはそれらの混合物から選定された請求の範 囲第２１項のクロスフロー濾過装置。
23. ２３．多孔質材料が約２０〜６０％の多孔度を有する請求の範囲第１項のクロス フロー濾過装置。
24. ２４．多孔質材料が約０．１〜２０ミクロンの平均孔径を有する請求の範囲第１ 項のクロスフロー濾過装置。
25. ２５．通路の表面に付与されたパームセレクテイプなメンブレンを更に含む請求 の範囲第１項のクロスフロ一濾過装置。
26. ２６．パームセレクテイブなメンブレンがクロスフローマイクロ濾過、ウルトラ 濾過、逆浸透、ガス分離、或いはパーべーポレーシヨンに適当なメンブレンのグ ループから選定された請求の範囲第２５項のクロスフロー濾過装置。
27. ２７．自由端部にて供給ストックを受け入れ、この供給ストックを濾過液及び保 持物質に分離するためのクロスフロー濾過装置であって、 多孔質材料の一つのモノリスであって、該モノリスの自由端部から保持物質排出 側端部へと長手方向に延在した複数の通路を形成していて、これらの通路を通し て供給ストックが保持物質を装置から排出するように流すようにされたモノリス と、 モノリスに形成され、濾過液をモノリス内部からその集合領域へ向けて流すため の複数の濾過液のための導管であって、多孔質材料を通過する流動抵抗よりは小 さな流動抵抗の流路を形成するようになされた複数の濾過液りための導管と、 濾過液のための導管が通路の間に分散配置されて、通路からその付近の濾過液の ための導管へと多孔質材料を通して流す濾過液のために圧力降下の小さな流路を 形放していることと、 を包含するクロスフロー濾過装置。
28. ２８．上流端部から下流端部へと延在した複数の通路を有する多孔質材料のモノ リスに濾過液のための導管を形成するための方法であって、 モノリスの内部から濾過液をその集合領域へ流すための濾過液のための導管通路 として、１本又はそれ以上の本数の通路を選定し、これらの濾過液のための導管 が選定されなかつた通路の間に分散配置されるようにして、これらの選定されな かつた通路から多孔質材料を通して付近の濾過液のための導管通路へ至る圧力降 下の小さな流路を形成し、 濾過液のための導管通路を濾過液集合領域に接続する１個又はそれ以上の個数の チャンネルを形成し、濾過液のための導管通路をシールして流体が濾過液のため の導管通路及び濾過液集合領域へ直接流れるのを防止する、 段階を包含する方法。
29. ２９．濾過液のための導管通路がモノリスの上流端部及び下流端部でシールされ る請求の範囲第２８項の方法。
30. ３０．各チヤンネルの形成が、その形成のためにモノリスの少なくとも一端部に スロットを切削して形成する段階を含む請求の範囲第２８項の方法。
31. ３１．各チャンネルの形成が、その形成のためにモノリスを通る穴を形成する段 階を含む請求の範囲第２８項の方法。
32. ３２．選定する方法が、濾過液のための導管通路として複数セットの通路を指定 することを含み、各セットが１列の接続通路を含む請求の範囲第２８項の方法。
33. ３３．セットをなす濾過液のための導管通路が実質的に等しい間隔で平行である 請求の範囲第３２項の方法。
34. ３４．濾過液のための導管通路及びこれと組み合うチヤンネルの各セットがモノ リスを横断して延在する請求の範囲第３２項の方法。