(57)【要約】【課題】多数の細孔が均一な孔径で、再現性よく形成し得る分離層を有し、この細孔の孔径の大きさに応じてガス成分を分離し得るフィルタ部が設けられたガス分離装置を提供すること。【解決手段】メタノールガス分解反応器（ガス分離装置）１００は、メタノール蒸気（被処理ガス）が流れる第１の流路１４０と、メタノール蒸気の分解物（処理済ガス）が流れる第２の流路１５０と、第１の流路１４０と第２の流路１５０とを隔離する隔壁部１３０とを有し、この隔壁部１３０には、第２の流路１５０側に位置する多孔体と、この多孔体の第１の流路１４０側の表面に設けられ、主として多孔体の表面に対してほぼ一定の角度をなして貫通する細孔を多数有する斜方蒸着膜で構成される分離層とを有するフィルタ部１０が設けられている。また、メタノール蒸気とその分解物とを分離する際には、分離層における平均孔径は、０．１〜０．８ｎｍ程度とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子サイズの大きさに応じて、被処理ガス中に含まれるガス成分を分離して処理済ガスを得るガス分離装置であって、
前記被処理ガスが流れる第１の流路と、前記処理済ガスが流れる第２の流路と、前記第１の流路と前記第２の流路とを隔離する隔壁部とを有し、
当該隔壁部には、前記第２の流路側に位置する多孔体と、該多孔体の前記第１の流路側の表面に設けられ、主として多孔体の表面に対してほぼ一定の角度をなして貫通する細孔を多数有する斜方蒸着膜で構成される分離層とを有するフィルタ部が設けられており、
前記分離層において、前記細孔の孔径よりも大きい分子サイズのガス成分の透過を阻止し、前記細孔の孔径よりも小さい分子サイズのガス成分を透過することを特徴とするガス分離装置。
【請求項２】
前記斜方蒸着膜は、無機酸化物材料を主材料として構成される請求項１に記載のガス分離装置。
【請求項３】
前記多孔体は、無機酸化物材料を主材料として構成される請求項１または２に記載のガス分離装置。
【請求項４】
前記細孔は、前記多孔体の表面となす角度が５０〜９０°である請求項１ないし３のいずれかに記載のガス分離装置。
【請求項５】
前記細孔は、前記被処理ガスが流れる方向に向かって傾斜している請求項１ないし４のいずれかに記載のガス分離装置。
【請求項６】
前記細孔は、その平均孔径が０．１〜０．８ｎｍであり、前記多孔体の表面となす角度が７５〜８５°であるとき、
被処理ガスとして、少なくともメタノール蒸気とメタノール蒸気よりも分子サイズが小さいガス成分とを含有する混合ガスを第１の流路に流入すると、
前記分離層において、前記メタノール蒸気よりも分子サイズが小さいガス成分が透過することにより、前記第２の流路に前記処理済ガスが流れる請求項１ないし５のいずれかに記載のガス分離装置。
【請求項７】
前記メタノール蒸気よりも分子サイズが小さいガス成分は、前記メタノール蒸気の分解物である請求項６に記載のガス分離装置。
【請求項８】
前記第１の流路は、その内面に加熱手段が設けられている請求項７に記載のガス分離装置。
【請求項９】
前記第１の流路は、その内面に、前記メタノール蒸気の分解を促進する触媒を含む触媒層が設けられている請求項７または８に記載のガス分離装置。
【請求項１０】
前記第２の流路を複数備え、当該第２の流路は、前記第１の流路を挟むようにして、互いに対向して設けられる請求項１ないし９のいずれかに記載のガス分離装置。
【請求項１１】
前記隔壁部は、前記第１の流路側に向かって突出する複数の突出部を有し、それぞれの前記突出部に前記フィルタ部を設ける請求項１ないし１０のいずれかに記載のガス分離装置。
【請求項１２】
前記フィルタ部は、前記隔壁部から脱着可能に設けられている請求項１ないし１１のいずれかに記載のガス分離装置。
【請求項１３】
前記フィルタ部は、前記多孔体が筒状をなし、該多孔体の外側面に前記分離層が設けられている請求項１ないし１２のいずれかに記載のガス分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液相系において、アルコールと他の成分とを分離する液体分離装置としては、例えば、パーベーパレーション法等を用いた各種分離膜を備えるものが知られており、これら各種分離膜について様々な研究・開発がなされている。しかしながら、気相系において、アルコール蒸気と他のガス成分とを分離する分離膜を備えるガス分離装置については、その報告がほとんど認められない。
【０００３】
ところで、非平衡型のメタノールガス分解反応器（メタノール分離装置）においては、メタノールの分解反応の系から分解物（Ｈ２、ＣＯ）を排除すると、反応の平衡が分解側に移動することにより、メタノールの分解が促進される。したがって、このようなメタノールの分解反応を効率よく行うためには、メタノール蒸気と、他のガス成分とを分離する分離膜の分離能を向上させることが重要となる。
【０００４】
気相系において、メタノール蒸気と他のガス成分とを分離する分離膜としては、多孔体の表面に、金属アルコキシドを塗布・乾燥した後に焼成することにより形成した分離膜（例えば、特許文献１参照。）や、多孔体の表面に、化学蒸着法によってシリカ等を堆積させた分離膜（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。
これらの分離膜は、いずれも多孔体が備える細孔におけるガス成分の透過性の差を利用して分離を行うものである。これらのうち、前者の分離膜は、細孔の孔径よりも小さい分子サイズを有するガス成分のうち、細孔の表面に存在する金属アルコキシドと親和性を有するメタノール蒸気を優先的に透過させるとともに、金属アルコキシドと親和性を有さない他のガス成分の透過を阻止することにより、メタノール蒸気と他のガス成分とを分離する。これに対し、後者の分離膜は、細孔の孔径よりも大きい分子サイズを有するメタノール蒸気の透過を阻止し、それよりも分子サイズの小さい他のガス成分を透過させることにより、メタノール蒸気と他のガス成分とを分離する。
【０００５】
しかしながら、これらの分離膜では、細孔の孔径が、多孔体の表面状態や、膜形成時の反応条件等の影響を受け易いために制御が難しく、バラツキの小さい均一な孔径を有する細孔を、膜厚に依存することなく形成するのには困難を極める。すなわち、均一な分離性能を有する分離膜を再現性よく形成するのには困難を極める。
そのため、このような分離膜を備えるガス分路装置は、同一工程を経て製造された装置同士の間で、均一な分離性能が得られないという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２０２０７３号公報
【特許文献２】特開２０００−４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、多数の細孔が均一な孔径で、再現性よく形成し得る分離層を有し、この細孔の孔径の大きさに応じてガス成分を分離し得るフィルタ部が設けられたガス分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のガス分離装置は、分子サイズの大きさに応じて、被処理ガス中に含まれるガス成分を分離して処理済ガスを得るガス分離装置であって、
前記被処理ガスが流れる第１の流路と、前記処理済ガスが流れる第２の流路と、前記第１の流路と前記第２の流路とを隔離する隔壁部とを有し、
当該隔壁部には、前記第２の流路側に位置する多孔体と、該多孔体の前記第１の流路側の表面に設けられ、主として多孔体の表面に対してほぼ一定の角度をなして貫通する細孔を多数有する斜方蒸着膜で構成される分離層とを有するフィルタ部が設けられており、
前記分離層において、前記細孔の孔径よりも大きい分子サイズのガス成分の透過を阻止し、前記細孔の孔径よりも小さい分子サイズのガス成分を透過することを特徴とする。
これにより、多数の細孔が均一な孔径で、再現性よく形成し得る分離層を有し、この細孔の孔径の大きさに応じてガス成分を分離し得るフィルタ部を備えるガス分離装置とすることができる。
【０００９】
本発明のガス分離装置では、前記斜方蒸着膜は、無機酸化物材料を主材料として構成されることが好ましい。
これにより、斜方蒸着膜は、各種ガスに対して安定、かつ耐熱性に優れたものとなる。その結果、分離対象ガス、および、この分離対象ガスを分離する際の温度条件について、その選択の幅の拡大を図ることができる。
【００１０】
本発明のガス分離装置では、前記多孔体は、無機酸化物材料を主材料として構成されることが好ましい。
これにより、多孔体は、各種ガスに対して安定なものとなり、また、耐熱性に優れたものとなる。したがって、分離対象ガス、および、斜方蒸着膜を形成する際さらには分離対象ガスを分離する際の温度条件について、その選択の幅の拡大を図ることができる。
【００１１】
本発明のガス分離装置では、前記細孔は、前記多孔体の表面となす角度が５０〜９０°であることが好ましい。
これにより、斜方蒸着法を用いて形成された分離層を確実に前記細孔を備える斜方蒸着膜で構成することができる。
本発明のガス分離装置では、前記細孔は、前記被処理ガスが流れる方向に向かって傾斜していることが好ましい。
これにより、被処理ガスを供給した際に、この処理ガス中に含まれる細孔の孔径よりも小さい分子サイズのガス成分を細孔内に取り込み易くなることから、フィルタ部による被処理ガスの処理効率の向上を図ることができる。
【００１２】
本発明のガス分離装置では、前記細孔は、その平均孔径が０．１〜０．８ｎｍであり、前記多孔体の表面となす角度が７５〜８５°であるとき、
被処理ガスとして、少なくともメタノール蒸気とメタノール蒸気よりも分子サイズが小さいガス成分とを含有する混合ガスを第１の流路に流入すると、
前記分離層において、前記メタノール蒸気よりも分子サイズが小さいガス成分が透過することにより、前記第２の流路に前記処理済ガスが流れることが好ましい。
これにより、メタノール蒸気が分離層を透過するのを確実に阻止することができ、また、メタノール蒸気よりも分子サイズが小さいガス成分を、確実に分離層を透過させることができる。その結果、メタノール蒸気と、メタノール蒸気よりも分子サイズが小さいガス成分とを確実に分離することができる。
本発明のガス分離装置では、前記メタノール蒸気よりも分子サイズが小さいガス成分は、前記メタノール蒸気の分解物であることが好ましい。
これにより、メタノール蒸気と、メタノール蒸気よりも分子サイズが小さいメタノールの分解物とを確実に分離することができる。
【００１３】
本発明のガス分離装置では、前記第１の流路は、その内面に加熱手段が設けられていることが好ましい。
これにより、第１の流路に供給されたメタノール蒸気を加熱することができ、メタノール蒸気の分解反応を促進させることができる。
本発明のガス分離装置では、前記第１の流路は、その内面に、前記メタノール蒸気の分解を促進する触媒を含む触媒層が設けられていることが好ましい。
これにより、第１の流路に供給されたメタノール蒸気を触媒層に含まれる触媒により分解することができ、メタノール蒸気の分解反応を促進させることができる。
【００１４】
本発明のガス分離装置では、前記第２の流路を複数備え、当該第２の流路は、前記第１の流路を挟むようにして、互いに対向して設けられることが好ましい。
これにより、第１の流路に供給される被処理ガスとフィルタ部との接触面積を向上させることができることから、被処理ガスの処理効率の向上を図ることができる。
本発明のガス分離装置では、前記隔壁部は、前記第１の流路側に向かって突出する複数の突出部を有し、それぞれの前記突出部に前記フィルタ部を設けることが好ましい。
これにより、第１の流路に供給される被処理ガスとフィルタ部との接触面積を向上させることができることから、被処理ガスの処理効率の向上を図ることができる。
【００１５】
本発明のガス分離装置では、前記フィルタ部は、前記隔壁部から脱着可能に設けられていることが好ましい。
これにより、フィルタ部の交換を容易に行うことができる。
本発明のガス分離装置では、前記フィルタ部は、前記多孔体が筒状をなし、該多孔体の外側面に前記分離層が設けられていることが好ましい。
これにより、分離対象ガスに含まれるガス成分を効率よく分離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のガス分離装置について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
なお、本発明のガス分離装置は、分子サイズの大きさに応じて、被処理ガス中に含まれるガス成分を分離して処理済ガスを得るものであるが、以下では、本発明のガス分離装置を、メタノール蒸気を分解することにより発生した分解物（Ｈ２＋ＣＯ）を、このメタノール蒸気中から分離するメタノールガス分解反応器に適用した場合を一例に説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
まず、本発明のガス分離装置をメタノールガス分解反応器に適用した場合の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明のガス分離装置をメタノールガス分解反応器に適用した場合の第１実施形態を模式的に示す横断面図、図２は、図１に示すメタノールガス分解反応器の斜視図（部分切断図）、図３は、図１に示すメタノールガス分解反応器が備えるフィルタ部を模式的に示す縦断面図、図４は、図３に示すフィルタ部によって、メタノール蒸気とその分解物が分離される様子を示す模式図である。なお、以下の説明では、図１中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、図２〜図４中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００１８】
本実施形態のメタノールガス分解反応器１００は、チャンバ１２０と、チャンバ１２０内に設けられ、このチャンバ１２０内を第１の流路１４０と第２の流路１５０とに隔離する隔壁部１３０とを有している。
また、このメタノールガス分解反応器１００では、第１の流路１４０に被処理ガスを供給するための第１の供給口１２１と、第１の流路１４０から被処理ガスを排気するための第１の排気口１２２と、第２の流路１５０にキャリアガスを供給するための第２の供給口１２３と、第２の流路１４０から処理済ガスを排気するための第２の排気口１２４とが設けられている。
【００１９】
以下、各部の構成について詳細に説明する。
チャンバ１２０は、その外部に対してその内部、すなわち隔壁部１３０が設けられることにより形成される、第１の流路１４０および第２の流路１５０の気密性を保持する容器である。
このようなチャンバ１２０を構成する材料には、例えば、アルミ、ステンレス鋼のような各種金属材料、アルミナのような各種セラミックス材料等を用いることができる。
【００２０】
隔壁部１３０は、チャンバ１２０内に設けられ、チャンバ内１２０内を第１の流路１４０と第２の流路１５０とに隔離する機能を有するとともに、第１の流路１４０側でメタノール蒸気（メタノールガス）が分解することにより生じた分解物（Ｈ２＋ＣＯ）を、後述するフィルタ部１０において、第２の流路１５０側に透過させる機能を有するものである。
【００２１】
本実施形態では、隔壁部１３０は、図１および図２に示すように、板状の基板１３１と、板状の基板１３１から第１の流路１４０側に向かって突出する複数の突出部１３２とで構成されている。すなわち、隔壁部１３０は、その全体形状が櫛歯状をなしている。
基板１３１は、チャンバ１２０内を上下方向に縦断し、その外周部において、チャンバ１２０の内壁に固着され、これにより、隔壁部１３０で隔離された２つの閉空間、すなわち第１の流路１４０と第２の流路１５０とが形成される。
【００２２】
各突出部（本実施形態では、８つの突出部）１３２は、それぞれ、四角柱状をなし、この四角柱の上下方向の辺が左右方向の辺よりもその長さが大きくなっている。そして、隣接する突出部１３２と対向する２つの側面で、それぞれ開口する開口１３３が設けられ、これら開口１３３の縁部にフィルタ部１０を係止する係止部１３４が設けられている。
開口１３３は、フィルタ部１０の形状に対応するように正方形状をなしており、この開口１３３を塞ぐようにして、フィルタ部１０が配置されている。このように、複数の突出部１３２に、フィルタ部１０を設ける構成とすることにより、第１の流路１４０に供給されるメタノール蒸気とフィルタ部１０との接触面積を向上させることができることから、メタノール蒸気の処理効率の向上を図ることができる。
【００２３】
また、係止部１３４は、開口１３３の上下方向に伸びる辺１３３ａ、１３３ｂに対応するようにその縁部に沿って２つ設けられている。かかる構成とすることにより、係止部１３４に、ガイド部としての機能をも発揮させることができる。これにより、フィルタ部１０は、図２中矢印方向に移動させ得ることから、脱着可能なものとなり、その結果、フィルタ部１０の交換を容易に行うことができる。
【００２４】
また、隔壁部１３０を構成する材料、すなわち基板１３１、突出部１３２およびガイド部を構成する材料には、前記チャンバ１２０と同様の材料を用いることができる。
このような隔壁部１３０は、本実施形態では、互いに対向するように２つ設けられている。これにより、第２の流路１５０は、第１の流路１４０を挟むように、互いに対向して形成されることとなる。かかる構成とすることによっても、第１の流路１４０に供給されるメタノール蒸気とフィルタ部１０との接触面積を向上させることができることから、メタノール蒸気の処理効率の向上を図ることができる。
【００２５】
突出部１３２には、前述したように開口１３３を塞ぐようにしてフィルタ部１０が配置されている。
フィルタ部１０は、メタノール蒸気の透過を阻止し、メタノール蒸気よりも分子サイズが小さいガス成分であるメタノール蒸気の分解物の透過を許容するフィルタ部材１と、このフィルタ部材１の外周部に沿って設けられた枠体５とを有している。
【００２６】
枠体５は、フィルタ部材１を補強する機能を有しており、これにより、フィルタ部材１が変形（拡張、湾曲、屈曲等）するのを確実に防止することができる。また、係止部１３４により、フィルタ部１０を開口１３３が塞がるようにして係止する際には、この枠体５
が係止部１３４に当接することとなる。すなわち、フィルタ部材１が係止部１３４と当接するのを確実に防止することができる。これにより、フィルタ部材１が変質・変形等することなくフィルタ部１０の固定および脱着を容易に行うことができる。
また、枠体５には、突出部１３２と接する側の面に溝５１が形成されている。そして、この溝５１に、シール用のＯリング５２が配置されている。かかる構成とすることにより、第１の流路１４０と第２の流路１５０との気密性が保持されて、未処理の被処理ガスが第２の流路１５０内に流入してしまうのを確実に防止することができる。
【００２７】
ここで、フィルタ部材１は、分子サイズの大きさに応じて、ガス（気体）中に含まれるガス成分（分子）を分離するものであり、本実施形態のメタノールガス分解反応器１００では、メタノール蒸気の透過が阻止され、メタノール蒸気の分解物の透過が許容されるように設定されており、多孔体２と、多孔体２の表面に設けられた分離層３とを有している。
【００２８】
多孔体２は、分離層３を支持するとともに、分離層３を透過したガス成分を透過して下方に排出するものである。本実施形態では、図３に示すように、この多孔体２は、平板状に形成されており、その一方の面（上面）に分離層３が設けられている。
多孔体２の構成材料としては、無機材料、有機材料のいずれであってもよいが、分離対象ガスに含まれる各ガス成分に対して安定であり、また、分離層３の成膜に際、さらにはガス成分を透過するに際して加えられる熱に対して耐熱性を有するものを使用するという観点からは、無機材料であるのが好ましい。
さらに、無機材料としては、無機酸化物が好ましい。無機酸化物は、優れた化学的安定性および耐熱性を有している。このため、多孔体は、各種ガスに対して安定なものとなり、また、後述する斜方蒸着膜３１を成膜する際等に加えられる熱に耐え得るものとなる。
【００２９】
無機酸化物としては、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＯのようなシリコン酸化物、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＴｉＯ、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｏ３，Ｔａ２Ｏ５、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ２、ＷＯ３、ＣｒＯ３、ＧａＯ３、ＨｆＯ２、Ｔｉ３Ｏ５、ＮｉＯ、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５等の金属酸化物が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２またはＴｉＯ２を主成分とするものが好ましい。
なお、多孔体２を構成する有機材料としては、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリイミド樹脂およびフッ素樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３０】
多孔体２における平均孔径は、後述する分離層３における平均孔径と等しいか、またはそれよりも大きくなっていればよいが、好ましくは分離層３の平均孔径よりも大きく設定される。これにより、分離層３を透過して多孔体２に移行したガス成分すなわちメタノール蒸気の分解物を効率よく排出することができる。この平均孔径は、具体的には、１ｎｍ〜１μｍ程度であるのが好ましく、４ｎｍ〜０．２μｍ程度であるのがより好ましい。これにより、分離層を透過して多孔体に移行したガス成分を、より効率よく排出することができるとともに、十分な機械的強度を確保することができる。
多孔体２の厚さは、１００μｍ〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、５００μｍ〜２ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、十分な機械的強度を確保しつつ、フィルタ部材１の小型化（薄型化）を図ることができる。
【００３１】
さて、本発明において、分離層３は、主として斜方蒸着膜３１で構成されている。斜方蒸着膜３１は、複数の微細なカラム３１１が、多孔体２の表面に対して、ほぼ等しい（一定の）角度（図３中に示す角度θ）で傾斜した状態で配列され、これらカラム３１１で囲まれた複数の空間により、各細孔３１２が構成されている。
この分離層３では、細孔３１２による分子篩効果によって、分離対象ガス（混合ガス）に含まれる少なくとも１種のガス成分を選択的に透過させるか、選択的に透過を阻止するよう構成されている。すなわち、細孔３１２の孔径よりも大きい分子サイズのガス成分の透過が阻止されるよう構成されている。かかる構成とすることにより、目的とするガス成分と他のガス成分とが分離される。そのため、本実施形態のメタノールガス分解反応器では、メタノール蒸気の透過が阻止され、メタノール蒸気の分解物の透過が許容されるように、細孔３１２の大きさが設定されている。
【００３２】
ここで、これら細孔３１２は、後述するフィルタ部材１の製造方法で説明するように、斜方蒸着法を用いて形成されていることから、多孔体２の表面に対して、ほぼ等しい角度で傾斜したカラム３１１に囲まれることにより形成される。そのため、各細孔３１２は、多孔体２の表面に対して、ほぼ等しい角度θで貫通する貫通孔を構成し、さらに、それぞれ、貫通孔の軸方向に沿って、ほぼ一定の（ほぼ等しい）孔径（内径）を有している。
【００３３】
このように、ほぼ一定の孔径を有する細孔すなわちバラツキが小さい細孔が形成されていることから、この孔径の大きさに応じて、これよりも大きい分子サイズのガス成分の透過を確実に阻止して、目的とするガス成分と他のガス成分との分離を行うことができる。そのため、本実施形態では、メタノール蒸気の透過が阻止され、メタノール蒸気の分解物の透過が許容されるような大きさに細孔３１２の孔径の大きさを設定する、具体的には、その平均孔径を好ましくは、０．１〜０．８ｎｍ程度に、より好ましくは、０．２〜０．５ｎｍ程度に、さらに好ましくは、０．２〜０．３ｎｍ程度に設定する。平均孔径が前記範囲より小さい場合には、分離対象ガスに含まれるメタノール蒸気以外のガス成分も、分離層３を透過し難くなり、透過が阻止されたガスの中に、メタノール蒸気以外のガス成分が多く混在してしまうおそれがある。また、平均孔径が前記範囲より大きい場合には、メタノール蒸気も分離層３を透過してしまい、透過したガスの中に、メタノール蒸気が多く混在してしまい、メタノール蒸気の回収率および分離精度が不十分となるおそれがある。
なお、本発明のガス分離装置を、メタノールガス分解反応器以外のものに適用する場合、細孔３１２の平均孔径は、分離対象ガスに含まれるガス成分の種類、また、分離対象ガスに含まれるガスのうち、いずれのガス成分を透過させるのか、あるいは、透過を阻止するのかによって最適範囲が異なり、これらのファクターに応じて適宜設定すればよい。
【００３４】
このような分離層３において、分離層３を厚く形成することにより、たとえ細孔３１２の長さが長くなったとしても、上述したように、細孔３１２は、ほぼ一定の孔径を有しているので、細孔３１２内を透過するガスの透過性に変化がおよぶようになることがほとんどない。したがって、このフィルタ部材１では、分離層３の厚さに応じて、分離するガス成分の透過率に変化が生じることなく、このガス成分の分離を行うことができる。
【００３５】
斜方蒸着膜３１の構成材料としては、メタノール蒸気およびその分解物等の各ガス成分に対して安定であり、耐熱性に優れたものであればよく、特に限定されないが、具体的には、前記多孔体２の構成材料として例示した無機酸化物が好適に用いられる。
前述したような無機酸化物は、優れた化学的安定性および耐熱性を有しているため、分離層３は、メタノール蒸気やその分解物等の各種ガスに対して安定なものとなるとともに、メタノール蒸気を分解するに際して加えられる熱に対して耐え得るものとすることができる。また、無機酸化物は、後述する斜方蒸着法を用いることにより、前述したような細孔を有する多孔質状の層として比較的容易に成膜できるので、分離層３の構成材料として好適に用いられる。
【００３６】
なお、細孔３１２と多孔体２の表面とがなす角度は、５０〜９０°程度となるように設定されているのが好ましく、７５〜８５°程度となるように設定されているのがより好ましい。後述するフィルタ部材１の製造方法において、細孔３１２と多孔体２の表面とがなす角度をかかる範囲内となるように設定することにより、形成される分離層を、確実に細孔３１２を備えるものとすることができる。
【００３７】
また、分離層３におけるカラム３１１の外径は、０．２〜２．０ｎｍ程度であるのが好ましく、０．５〜１．０ｎｍ程度であるのがより好ましい。カラム３１１の外径が前記範囲より小さい場合には、分離層３の機械的強度が不足するおそれがある。また、カラム３１１の外径が前記範囲より大きい場合には、カラム３１１同士の隙間の大きさ、すなわち細孔３１２の平均孔径を精密に制御するのが困難となるおそれがある。
【００３８】
さらに、分離層３の平面視において、細孔３１２が占める総面積とカラム３１１が占める総面積との比は、３：１〜１：５程度であるのが好ましく、２：１〜１：１程度であるのがより好ましい。細孔密度が前記範囲より小さい場合には、ガスの透過効率が低くなるおそれがある。また、細孔密度が前記範囲より大きい場合には、分離層３の機械的強度が不足するおそれがある。
分離層３の厚さは、１〜１００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｎｍ程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、フィルタ部材１が大型化するのを防止しつつ、分離層３に優れた分離性能を付与することができる。
【００３９】
フィルタ部１の配置する方向は、特に限定されないが、その細孔３１２の向きが突出部１３２の基板１３１側から第１の流路１４０側を向くようにするのが好ましい。すなわち、フィルタ部１は、細孔３１２の向きが、メタノール蒸気の分解物が流れる方向に向かって傾斜するように配置するのが好ましい。これにより、メタノール蒸気の分解物が突出部１３２の第１の流路１４０側から基板１３１側に向かって流れる際に、この分解物を細孔３１２内に取り込み易くなることから、フィルタ部１による分解物の処理効率の向上を図ることができる。
【００４０】
また、本実施形態のメタノールガス分解反応器１００では、突出部１３２の第１の流路１４０と対向する側の面に、加熱手段６が設けられている。加熱手段６が設けられた構成とすることにより、第１の流路１４０に供給されたメタノール蒸気を加熱することができ、メタノール蒸気の分解反応を促進させることができる。
加熱手段６としては、特に限定されず、例えば、その加熱方式がヒーター（抵抗加熱）や高周波加熱等のいずれのものであってもよいが、ヒーターであるのが好ましい。これにより、メタノール蒸気を比較的容易、かつ、確実に加熱することができる。
このヒーターとしては、特に限定されず、タンタル、モリブデン、タングステン、銅、ニッケル等の金属材料を主材料とする電熱線を、シリコンゴムやポリイミド等の絶縁材料で被膜した構成のものを好適に用いることができる。かかる構成とすることにより、所望の形状の加熱手段６を、突起部１３２に接合することができる。
【００４１】
加熱手段６による、メタノール蒸気の加熱温度は、特に限定されないが、５０〜３５０℃程度であるのが好ましく、１５０〜２５０℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、メタノールガスの分解反応をより確実に進行させることができる。
さらに、加熱手段６の突出部１３２と反対側に面には、メタノール蒸気の分解を促進する触媒を含む触媒層７が設けられている。触媒層７が設けられた構成とすることにより、第１の流路１４０に供給されたメタノール蒸気を触媒層７に含まれる触媒により分解することができ、メタノール蒸気の分解反応を促進させることができる。
触媒としては、メタノール蒸気を分解し得るものであれば特に限定されず、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、ＲｈおよびＡｇ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４２】
このような触媒層７は、バインダーとして機能する有機材料と触媒とを含有する液状材料を、加熱手段６上に供給した後、乾燥させることにより形成することができる。
なお、加熱手段６および触媒層７は、第１の流路１４０の内面に設けられていればよいが、本実施形態のように、フィルタ部１の近傍に設ける構成とすることにより、生成された分解物を迅速にフィルタ部１で処理することができるため、メタノール蒸気の分解反応をより促進させることができる。
また、第１の流路１４０の右方の側壁には第１の供給口１２１が、左方の側壁には第１の排気口１２２がそれぞれ設けられている。そして、第１の供給口１２１には、図示しないメタノールガス供給部が接続され、第１の排気口１２２には、図示しない第１の排気ポンプが接続されている。
【００４３】
メタノールガス供給部は、第１の流路１４０に、メタノール蒸気を供給するものであり、メタノール蒸気を発生または収納するメタノールガス供給源と、このメタノールガス供給源と第１の供給口１２１とを接続する配管と、配管の途中に設けられ、配管を流れるメタノール蒸気の流量を調整する流量制御器とを有している。
第１の排気ポンプは、例えば、油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等で構成され、第１の流路１４０内で未処理のメタノール蒸気を回収（排気）するためものである。
さらに、各第２の流路１５０の左方の側壁には第２の供給口１２３が、右方の側壁には第２の排気口１２４がそれぞれ設けられている。そして、第２の供給口１２３には、図示しないキャリアガス供給部が接続され、第２の排気口１２４には、図示しない第２の排気ポンプが接続されている。
【００４４】
キャリアガス供給部は、第２の流路１５０に、キャリアガスを供給するものであり、キャリアガスを収納するキャリアガス供給源と、このキャリアガス供給源と第２の供給口１２３とを接続する配管と、配管の途中に設けられ、配管を流れるキャリアガスの流量を調整する流量制御器とを有している。
キャリアガスとしては、例えば、Ｈｅガス、Ａｒガスのような希ガスが好適に用いられる。
【００４５】
第２の排気ポンプは、第１の排気ポンプと同様の構成とされ、第２の流路１５０内のキャリアガスとメタノールガスの分解物（Ｈ２およびＣＯ）との混合ガスを回収（排気）するためものである。
なお、第１の流路１４０および第２の流路１５０内の圧力は、それぞれ、陽圧および陰圧となっているのが好ましい。これにより、フィルタ部材１におけるメタノール蒸気の分解物の透過が強制的に行われるようになり、メタノールガス分解反応器１００の処理効率の向上を図ることができる。
【００４６】
以上説明したようなメタノールガス分解反応器１００において、第２の供給口１２３から第２の流路１５０にキャリアガスを供給しつつ、第１の供給口１２１からメタノール蒸気を第１の流路１４０に供給し、図４に示すように、第１の流路１４０で、下記式１に示すメタノール蒸気の分解反応を、加熱手段６や触媒層７の作用により生じさせると、未反応のメタノール蒸気と、メタノールの分解物（Ｈ２およびＣＯ）がフィルタ部材１により分離される。
【００４７】
ＣＨ３ＯＨ→Ｈ２＋ＣＯ    ……    式１
すなわち、式１に示すようなメタノール蒸気の分解反応が、第１の流路１４０（フィルタ部材１よりも上側の空間）で生じると、分解反応によって生じたＨ２およびＣＯは、その大きさ（分子サイズ）が分離層３の細孔３１２に対して小さいことから、分離層３の表面に開口する各細孔３１２を通過し、分離層３と多孔体２の界面に到達する。そして、この界面に到達したＨ２およびＣＯは、多孔体２の細孔を通過して、第２の流路１５０（フィルタ部材１よりも下側の空間）に移行する。そして、第２の流路１５０に供給されているキャリアガスと混合することにより混合ガスが得られ、この混合ガスが第２の排気口１２４から回収（排気）される。一方、メタノール蒸気は、その大きさ（分子サイズ）が分離層３の細孔３１２に対して大きいことから、この細孔３１２を通過せず、第１の流路１４０に留まり、第１の排気口１２２から回収（排気）される。このようにして、メタノール蒸気と、分解物（Ｈ２およびＣＯ）とが、それぞれ、第１の流路１４０と第２の流路１５０とに分離されることにより、第１の排気口１２２と第２の排気口１２４から回収される。
【００４８】
なお、上述したように、メタノール蒸気の分解をしつつ、生成された分解物を、フィルタ部材１を用いてメタノール蒸気から分離する構成とすることにより、第１の流路１４０では、メタノール蒸気の分解反応の平衡が右（分解側）に移動し、メタノール蒸気を効率よく分解させることができるという利点も得られる。
なお、本実施形態では、本発明のガス分離装置をメタノールガス分解反応器に適用する場合について説明したが、このような場合に限定されるものではない。すなわち、ガス分離装置が備えるフィルタ部材１における、分離層３が備える各細孔３１２の平均孔径を適宜設定することにより、メタノール蒸気の他、エタノール蒸気、プロパノール蒸気等、炭素数が１〜８程度のアルコール蒸気の透過を阻止するガス分離装置に適用することができる。
【００４９】
例えば、細孔３１２の平均孔径を０．３〜０．５程度に設定することにより、水−エタノールの共沸混合物から水とエタノールとを分離するガス分離装置等にも適用することができる。
さらに、例えば、細孔３１２の平均孔径を０．２〜０．４程度に設定することにより、複数種のアルコール混合蒸気中からのメタノール蒸気を分離するガス分離装置等にも適用することができる。
【００５０】
次に、図１に示すメタノール分解反応器１００が備えるフィルタ部材１の製造方法について説明する。
図５は、メタノールガス分解反応器の第１実施形態が備えるフィルタ部材を製造する際に用いられる斜方蒸着装置を示す模式図、図６は、図５に示す斜方蒸着装置が有するスリット板を示す平面図である。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００５１】
まず、平板状の多孔体２を用意し、この多孔体２の表面に、斜方蒸着法により分離層３を形成する。
具体的には、斜方蒸着法では、図５に示すように、チャンバ（図示せず）内に、分離層３の構成材料（原料）８００を収納した蒸着源８１０と、多孔体２とを設置し、これらの間にスリット板８２０を配置する。
なお、スリット板８２０は、図６に示すように、板体８２２のほぼ中央部に、多孔体２の幅とほぼ等しいスリット長ｌを有するスリット８２１が形成されてなるものである。
【００５２】
また、多孔体２は、駆動装置８３０に固定され、後述する蒸着角度（図５中、蒸着角度θ２）を維持した状態で、図５中矢印方向に平行移動可能になっている。また、多孔体２は、図示しない加熱手段により加熱可能となっている。
この状態で、蒸着源８１０に設けられた加熱手段（図示せず）により無機酸化物８００を加熱して蒸発（気化）させる。そして、原料８００の蒸着粒子（蒸発粒子）を、スリット板８２０のスリット８２１を介して多孔体２の表面（分離層３を形成する面）に到達させる。
なお、このとき、多孔体２を、前述の加熱手段により所定の温度に加熱するとともに、駆動装置８３０により所定の速度で、平行移動させる。
これにより、多孔体２上に、均一な大きさの孔径で構成される細孔３１２を多数有する斜方蒸着膜３１（分離層３）が形成され、フィルタ部材１が得られる。
【００５３】
ここで、蒸着源８１０から気化した原料（蒸着粒子）８００の進行方向と多孔体２の表面の垂線とがなす蒸着角度（図５中、角度θ２）を適宜設定することにより、細孔３１２の多孔体２の表面に対する角度（図３中、角度θ）を調整することができる。
さらに、分離層３における細孔３１２の平均孔径は、蒸着源８１０から気化した原料８００が多孔体２の表面に到着した際に形成される構造（カラム構造）の状態に大きく依存しており、蒸着粒子の進行方向と多孔体２の表面の垂線とがなす蒸着角度θ２、蒸着時のチャンバ内（蒸着雰囲気）の真空度、蒸着粒子の蒸着レートおよび多孔体２の温度(基板温度)等の各種条件を適宜設定することにより調整することができるとともに、これらの値を固定することにより、一定の平均孔径を有する細孔３１２を再現性よく形成することができる。これらの中でも、蒸着角度θ２および／または真空度を適宜設定することにより、細孔の平均孔径の大きさを調整するようにするのが好ましい。これらのパラメータは、特に、応答性が高いことから、その大きさを適宜設定することにより、平均孔径の大きさを比較的容易に制御することができる。
【００５４】
これらパラメータの適正範囲は、分離層３の構成材料の種類によっても若干異なるが、前述したような無機酸化物材料とする場合、次のように設定される。
まず、上述したように蒸着角度θ２および真空度は、分離層３における平均孔径にもっとも影響するパラメータである。
ここで、蒸着角度θ２が小さくなる程、細孔径は小さくなる。しかしながら、蒸着角度θ２が小さくなり過ぎると、成膜される蒸着膜においてカラム状の構造が得られなくなり、細孔が形成されていない緻密な蒸着膜が成膜されてしまうおそれがある。
【００５５】
また、真空度が高くなる程、細孔径は大きくなる。しかしながら、真空度が高くなり過ぎると、蒸着粒子が多孔体２に到達するのに先立って、蒸着粒子の凝集が起こり易くなる。その結果、成膜される斜方蒸着膜においてカラムの外径が大きくなり過ぎるおそれがある。また、真空度が低くなりすぎると、蒸着粒子の直進性が低下して、細孔径のバラツキが大きくなるおそれがある。
このような点から蒸着角度θ２は、２５〜６０°程度であるのが好ましく、３０〜５０°程度であるのがより好ましい。
【００５６】
チャンバ（蒸着装置）内の真空度は、１×１０−５〜５×１０−１Ｐａ程度であるのが好ましく、５×１０−５〜５×１０−２Ｐａ程度であるのがより好ましい。
さらに、多孔体２の温度および蒸着レートを適宜設定することにより、蒸着粒子が多孔体２に到達するのに先立って凝集してしまうのを防止して、斜方蒸着膜を効率よく成膜することができる。
具体的には、蒸着時の多孔体２の温度は、２０〜１５０℃程度であるのが好ましく、５０〜１００℃程度であるのがより好ましい。
【００５７】
また、蒸着レートは、２．５〜２５Å／秒程度であるのが好ましく、４〜２０Å／秒程度であるのがより好ましい。
なお、蒸着源８１０と多孔体２との方位角度（図５中、角度θ１）や、多孔体２と蒸着源８１０との離間距離（図５中Ｌ）、スリット板８２０の厚さ（図５中Ｔ）やスリット８２１の幅（図５中Ｗ）等を適宜設定することにより、カラム構造の方向均一性を制御すること、すなわち、斜方蒸着膜３１の配向性を制御することができる。
【００５８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明のガス分離装置をメタノールガス分解反応器に適用した場合の第２実施形態について説明する。
図７は、メタノールガス分解反応器の第２実施形態が備えるフィルタ部を模式的に示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、第２実施形態について、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００５９】
本実施形態のメタノールガス分解反応器１００では、突出部１３２に配置されるフィルタ部１０が、図７に示すように、分離層３を構成する斜方蒸着膜３１の各カラム３１１に、カラム３１１の表面とカップリング剤とが反応することによって形成された被覆層３１３を有する以外は、前記第１実施形態のメタノールガス分解反応器１００と同様である。
本実施形態のメタノールガス分解反応器１００が備えるフィルタ部１０では、斜方蒸着膜３１は、無機酸化物を主材料として構成されているのが好ましい。無機酸化物で構成されるカラム３１１は、その表面に水酸基を露出していることから、この水酸基とカップリング剤とが反応することにより、カラム３１１の表面に、密着性に優れた被覆層３１３を形成することができる。
【００６０】
カップリング剤としては、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｔ、Ｂａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｔａ等を有する各種金属アルコキシド、ハロゲン基を有する有機金属化物等を好適に用いることができる。これらの中でもＳｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ等を有するカップリング剤がより好適に用いられ、特に、Ｓｉを有するシラン系カップリング剤を用いるのが好ましい。シラン系カップリング剤は、安価であり入手が容易である。
【００６１】
シランカップリング剤は、一般式ＲｎＳｉＸ（４−ｎ）（但し、Ｘは、加水分解によりシラノール基を生成する加水分解基、Ｒは官能基である。また、ｎは１〜３の整数である。）で表される。
この一般式において、Ｘとしては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ハロゲン基等が挙げられる。
なお、複数個のＲ同士またはＸ同士は、互いに同じものであっても、異なるものであってもよい。
このようなシランカップリング剤は、アルコキシ基またはハロゲン基が加水分解されることによってシラノール基を生成する。このシラノール基の少なくとも１つと、カラム３１１の表面で露出する水酸基とが反応してシロキサン結合が形成する。これにより、カラム３１１の表面にシランカップリング剤が結合し、被覆層３１３が形成される。
【００６２】
カラム３１１の表面とカップリング剤とが反応することによって形成された被覆層３１３は、その表面にカップリング剤の官能基が露出しており、この官能基によって、カラム３１１の表面が改質される。したがって、この官能基を変化させることによって、ガス成分に対する親和性を変化させることができる。その結果、ガス成分のうち前記官能基に対して親和性を有するものを優先的に細孔３１２を透過させることができる。すなわち細孔３１２におけるガスの透過性を制御することができる。
【００６３】
そのため、かかる構成の分離層３を備えるフィルタ部材１は、細孔３１２の孔径よりもその分子サイズが大きいものの透過を阻止し得るとともに、細孔３１２の孔径よりもその分子サイズが小さいガス成分、すなわち細孔３１２の透過が許容されるもののうち、被覆層３１３（カップリング剤が備える官能基）に対して親和性を有するガス成分を優先的に透過させることができる。
【００６４】
そこで、本実施形態では、カップリング剤として、メタノール蒸気と親和性を有するアルキル基を含む官能基を備えるものを使用し、細孔３１２の孔径の大きさをメタノールの透過を許容し得る大きさに設定する。これにより、メタノール蒸気がその分解物（Ｈ２およびＣＯ）よりも細孔３１２内で選択的に凝縮することとなり、メタノールの透過が促進される。
【００６５】
以上のように、本実施形態で用いられるフィルタ部１によっても、前記第１実施形態と同様に、細孔３１２の孔径よりも分子サイズの大きいガス成分の透過をフィルタ部材１により阻止することができる。さらに、本実施形態のフィルタ部１では、被覆層を形成するカップリング剤の官能基としてアルキル基を有するものを用いたので、細孔３１２のメタノール蒸気の透過が促進されているため、メタノール蒸気の分解物よりもメタノール蒸気を選択的に細孔３１２を透過させることができる。
なお、メタノール蒸気と親和性を有するアルキル基を含む官能基を備えるカップリング剤としては、例えば、次のようなものが挙げられる。
【００６６】
金属アルコキシドとしては、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメチルシリケート、テトラエチルシリケート、ジルコニウムテトラプロポキシド、チタンテトラブトキシ、アルミニウムイソプロポキシド、アルミニウムブトキシ、トリメチルボラート、トリメチルボラート等が挙げられる。
また、ハロゲン基を有する有機金属化合物としては、例えば、トリメチルクロロシラン、エチルジメチルクロロシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、プロピルジメチルクロロシラン等が挙げられる。
なお、この被覆層３１３を有するフィルタ部材１では、カラム３１１の表面に形成された被覆層３１３で囲まれた空間が、前記第１実施形態における分離層３の細孔３１２に相当する。
【００６７】
以上説明したようなメタノールガス分解反応器１００において、細孔３１２の平均孔径を０．３５〜０．４５ｎｍ程度に設定した場合には、第２の供給口１２３から第２の流路１５０にキャリアガスを供給しつつ、例えば、第１の供給口１２１からメタノール蒸気とエタノール蒸気との混合ガスを第１の流路１４０に供給すると、未反応のメタノール蒸気と、未反応のエタノール蒸気およびこれらの分解物がフィルタ部材１により分離される。
【００６８】
すなわち、本実施形態では、メタノール蒸気およびエタノール蒸気の分解反応が、第１の流路１４０（フィルタ部材１よりも上側の空間）で生じると、分解反応によって生じた分解物は、その大きさ（分子サイズ）が分離層３の細孔３１２に対して小さいことから、分離層３の表面に開口する各細孔３１２を通過しようとする。ところが、分離層３には、官能基としてアルキル基を有するカップリング剤で構成される被覆層３１３が形成されているので、未反応のメタノール蒸気が、各細孔３１２を優先的に通過することとなり、分離層３と多孔体２の界面に到達する。そして、この界面に到達したエタノール蒸気は、多孔体２の細孔を通過して、第２の流路１５０（フィルタ部材１よりも下側の空間）に移行する。そして、第２の流路１５０に供給されているキャリアガスと混合することにより混合ガスが得られ、この混合ガスが第２の排気口１２４から回収（排気）される。一方、エタノール蒸気は、その大きさ（分子サイズ）が分離層３の細孔３１２に対して大きいことから、この細孔３１２を通過せず、第１の流路１４０に留まることとなる。その結果、メタノール蒸気が優先的に細孔３１２を透過することにより、第１の流路１４０に残存している分解物と、分子サイズが細孔３１２より大きいことにより、第１の流路１４０に残存しているエタノール蒸気とが、第１の排気口１２２から回収（排気）される。このようにして、エタノール蒸気およびこれらの分解物と、メタノール蒸気とが、それぞれ、第１の流路１４０と第２の流路１５０とに分離されることにより、第１の排気口１２２と第２の排気口１２４とから回収される。
【００６９】
なお、メタノールガス分解反応器１００において、細孔３１２の平均孔径を０．３５〜０．５ｎｍ程度に設定した場合には、第２の供給口１２３から第２の流路１５０にキャリアガスを供給しつつ、例えば、第１の供給口１２１からメタノール蒸気とイソプロピルアルール蒸気との混合ガスを第１の流路１４０に供給すると、未反応のメタノール蒸気と、未反応のイソプロピルアルコール蒸気およびこれらの分解物がフィルタ部材１により分離される。
【００７０】
次に、本実施形態のメタノール分解反応器１００が備えるフィルタ部材１の製造方法について説明する。
図８は、第２実施形態のメタノール分解反応器が備えるフィルタ部材を製造する際に用いる処理装置を示す模式図である。なお、以下の説明では、図８中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、このフィルタ部材の製造方法について、前記第１実施形態で説明したフィルタ部材の製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００７１】
まず、平板状の多孔体２を用意し、この多孔体２の表面に、前記第１実施形態と同様にして、斜方蒸着法により斜方蒸着膜３１を形成する。
次に、斜方蒸着膜３１のカラム３１１の表面と、カップリング剤とを反応させ、被覆層３１３を形成する。
カラム３１１の表面と、カップリング剤との結合は、液相プロセスや化学的気相成膜法等を用いた気相プロセスのような各種プロセスを用いて行うことができるが、中でも、液相プロセスを用いて行うのが好ましい。液相プロセスによれば、カップリング剤を含有する処理液Ｓを調製し、カラム３１１の表面に、処理液Ｓを供給するという比較的簡単な工程により、カラム３１１の表面とカップリング剤とを反応させることができる。
【００７２】
以下では、カップリング剤を含有する処理液Ｓを調製し、この処理液Ｓをカラム３１１の表面に浸漬法を用いて供給する液相プロセスを一例に説明する。
この液相プロセスを用いた被覆層３１３の形成方法では、例えば、図８に示すような処理装置９００が用いられる。
処理装置９００は、チャンバ９１０と、チャンバ９１０内に設けられたステージ９５０と、ステージ９５０上に配置された容器９２０と、容器９２０内に処理液Ｓを供給する給液手段９６０と、容器９２０内の処理液Ｓを排液する排液手段９４０と、チャンバ９１０内の排気を行う排気手段９３０とを有している。
また、ステージ９５０には、例えば、ヒーター等の加熱手段（図示せず）が設けられている。
【００７３】
排気手段９３０は、ポンプ９３２と、ポンプ９３２とチャンバ９１０とを連通する排気ライン９３１と、排気ライン９３１の途中に設けられたバルブ９３３とで構成されている。
また、排液手段９４０は、処理液Ｓを回収する回収タンク９４４と、回収タンク９４４と容器９２０とを連通する排液ライン９４１と、排液ライン９４１の途中に設けられたポンプ９４２およびバルブ９４３とで構成されている。
【００７４】
また、給液手段９６０は、処理液Ｓを貯留する貯留タンク９６４と、貯留タンク９６４から処理液Ｓを容器９２０に導く給液ライン９６１と、給液ライン９６１の途中に設けられたポンプ９６２およびバルブ９６３とで構成されている。
また、排液手段９４０および給液手段９６０には、それぞれ、図示しない加熱手段（例えば、ヒーター等）が設けられ、処理液Ｓを加熱し得るよう構成されている。
【００７５】
かかる構成の処理装置９００を用いて、被覆層３１３は、例えば、次のようにしてカラム３１１の表面に形成される。
まず、カップリング剤を含有する処理液Ｓを調整した後、貯留タンク９６４に収納する。
カップリング剤を溶解する溶媒としては、各種のものが用いられるが、例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等を用いることができる。
【００７６】
処理液Ｓにおけるカップリング剤の濃度は、シランカップリング剤１重量部に対し、有機溶媒１０〜５０重量部程度であるのが好ましい。
また、特に、カップリング剤として金属アルコキシドを使用する場合には、水系溶液とすることもできる。この場合、金属アルコキシド１モルに対し、水１〜５モル程度、アルコール１０〜３０モル程度、酸０〜０．１モル程度を配合して調製するのが好ましい。
【００７７】
次に、チャンバ９１０を開放し、斜方蒸着膜３１が形成された多孔体２を搬入して、容器９２０内に設置する。
次に、チャンバ９１０を密閉した状態とし、ポンプ９６２を作動し、この状態で、バルブ９６３を開くことにより、給液ライン９６１を介して、処理液Ｓを貯留タンク９６４から容器９２０内に供給する。
そして、容器９２０内に所定量の処理液Ｓ、すなわち、多孔体２が完全に漬かる量の処理液Ｓを供給することにより、斜方蒸着膜３１が形成された多孔体２が処理液Ｓにより浸漬されると、ポンプ９６２を停止するとともに、バルブ９６３を閉じる。
【００７８】
次に、チャンバ９１０内（処理液Ｓが設置された空間）を減圧することにより、斜方蒸着膜３１の細孔３１２内に処理液Ｓを浸透させる。
具体的には、チャンバ９１０を密閉した状態とし、ポンプ９３２を作動し、この状態で、バルブ９３３を開くことにより、排気ライン９３１を介して、チャンバ９１０内の気体を処理装置９００外に排出する。
【００７９】
チャンバ９１０内の圧力が徐々に低下することにより、処理液Ｓ中および斜方蒸着膜３１の細孔３１２内の気体（例えば空気等）が取り除かれ、細孔３１２内に処理液Ｓが浸透していく。
そして、チャンバ９１０内が所定の圧力になると、ポンプ９３２を停止するとともに、バルブ９３３を閉じる。
このチャンバ９１０内（空間）の所定の圧力、すなわち、チャンバ９１０内の真空度は、１×１０−４〜１×１０４Ｐａ程度であるのが好ましく、１×１０−２〜１×１０３Ｐａ程度であるのがより好ましい。これにより、斜方蒸着膜３１の細孔３１２内から十分に空気が取り除かれ、細孔３１２内に処理液Ｓを十分に浸透させることができる。
【００８０】
次に、ポンプ９４２を作動し、この状態で、バルブ９４３を開くことにより、容器９２０内の余剰の処理液Ｓを排液ライン９４１を介して回収タンク９４４に回収する。
そして、容器９２０内から処理液Ｓのほぼ全てが回収されると、ポンプ９４２を停止するとともに、バルブ９４３を閉じる。
次に、斜方蒸着膜３１の表面および細孔３１２の内面に、カップリング剤を結合させる。
具体的には、ステージ９５０に設けられた加熱手段を作動させることにより、斜方蒸着膜３１が形成された多孔体２を加熱する。
これにより、カップリング剤の加水分解基を加水分解させ、生成したシラノール基と、斜方蒸着膜の表面で露出する水酸基とを反応させて、シロキサン結合を生成させる。これにより、斜方蒸着膜の表面に、カップリング剤が結合し、被覆層３１３が形成される。
なお、この加熱を行うのに先立って、必要に応じて、再度、チャンバ９１０内を減圧するようにしてもよい。
【００８１】
多孔体２の加熱温度は、特に限定されないが、５０〜１５０℃程度であるのが好ましく、７０〜１２０℃程度であるのがより好ましい。加熱温度が低過ぎると、カップリング剤の種類や、斜方蒸着膜３１の種類等によっては、斜方蒸着膜３１にカップリング剤を十分に化学結合させることができないおそれがあり、一方、加熱温度を前記上限値を超えて高くしても、それ以上の効果の増大が見込めない。
【００８２】
また、多孔体２の加熱時間も、特に限定されないが、１〜２４時間程度であるのが好ましく、２〜１０時間程度であるのがより好ましい。加熱時間が短過ぎると、加熱温度等の他の条件によっては、斜方蒸着膜３１にカップリング剤を十分に化学結合させることができないおそれがあり、一方、加熱温度を前記上限値を超えて高くしても、それ以上の効果の増大が見込めない。
【００８３】
なお、カップリング剤として、複数種のものを用いる場合には、前記処理液Ｓ中に複数のカップリング剤を同時に混合するようにしてもよい。この場合、斜方蒸着膜３１に化学結合する複数種のカップリング剤の比率は、例えば、処理液中における複数種のカップリング剤の配合比、種類や分子量、処理条件等を適宜設定することにより調整することができる。
また、各カップリング剤をそれぞれ含有する複数の処理液を用意し、各処理液を順次用いて、前述したようにして多孔体を処理するようにしてもよい。
【００８４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明のガス分離装置をメタノールガス分解反応器に適用した場合の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明のガス分離装置をメタノールガス分解反応器に適用した場合の第３実施形態を模式的に示す横断面図、図１０は、図９に示すメタノールガス分解反応器のＡ−Ａ線断面図である。なお、以下の説明では、図９中の紙面手前側を「上」、紙面奥側を「下」、図１０中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００８５】
以下、第３実施形態について、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
本実施形態のメタノールガス分解反応器１００では、隔壁部１３０の構成が異なる以外は、前記第１実施形態のメタノールガス分解反応器１００とほぼ同様である。
本実施形態において、隔壁部１３０は、筒状（管状）をなしており、図９および図１０に示すように、この管状体を複数回交互に反対方向に折り曲げて蛇行させた形状をなしている。そして、管状体のそれぞれの端部（開口部）がチャンバ１２０の外側に突出するように設けられ、これにより、一方の端部が、キャリアガス供給部が接続される第２の供給口１２３を構成し、他方の端部が、キャリアガスと分解物との混合ガスを排気する排気ポンプが接続される第２の排気口１２４を構成している。
【００８６】
かかる構成の隔壁部１３０において、図９中の部分拡大図に示すように、湾曲部が筒状の緻密体４で構成され、直線部が外周面（外側面）に分離層３が形成されている筒状の多孔体２で構成されている。
隔壁部１３０をかかる構成とすることにより、隔壁部１３０の内側すなわち管状体の中空部により第２の流路１５０が形成され、隔壁部１３０の外側面とチャンバ１２０内壁面内とで区画される空間により第１の流路１４０が形成される。
緻密体４の構成材料としては、特に限定されないが、多孔体２の構成材料として挙げたのと同様のものを用いることができる。
また、加熱手段６は、図９に示すように、第１の流路１４０の内面に設けられている。
【００８７】
この第３実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用・効果が得られる。
さらに、第３実施形態のメタノールガス分解反応器１００では、フィルタ部１０において、多孔体２が筒状に形成されており、その外側面に分離層３が設けられている。そのため、チャンバ１２０内にメタノール蒸気を送気したときに、フィルタ部１において、直線部の外側面の全体を、メタノールガスの分解物を分離するフィルタとして機能を発揮させることができる。これにより、フィルタ部１０によりメタノールガス分解物が、効率よく分離される。
なお、本実施形態において、多孔体２の外形形状は、筒状をなしていれば特に限定されるものではかく、図１０に示すような円柱状のものの他、例えば、四角柱状、円錐台状、多角柱状等のものであってもよい。
【００８８】
次に、図９に示すメタノール分解反応器１００が備えるフィルタ部材１の製造法雄法について説明する。
図１１は、メタノールガス分解反応器の第３実施形態が備えるフィルタ部材を製造する際に用いられる斜方蒸着装置を示す模式図、図１２は、図１１に示す斜方蒸着装置が有するスリット板を示す平面図である。なお、以下の説明では、図１１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００８９】
なお、以下では、円筒状の多孔体２の外側面に、斜方蒸着法により分離層３を形成して、図９に示す直線部を構成する円柱状のフィルタ部材１を製造する場合を代表に説明する。
まず、円筒状の多孔体２を用意する。
次に、図１１に示すように、チャンバ（図示せず）内に、分離層３の構成材料（原料）８００を収納した蒸着源８１０と、円筒状の多孔体２とを設置し、これらの間にスリット板８２０を配置する。
多孔体２は、駆動装置８３０に固定され、多孔体２の外側面２１において、蒸着角度（図１１中、蒸着角度θ２）を維持した状態で、図１１中に示す矢印方向に平行移動可能となっているとともに、多孔体２の中心軸を中心として回転可能となっている。また、多孔体２は、図示しない加熱手段により加熱可能となっている。
【００９０】
また、本実施形態で用いられるスリット板８２０は、図１１に示すように、板体８２２のほぼ中央部に、所定のスリット長ｌを有するスリット８２１が形成されてなるものである。
このスリット８２１のスリット長ｌは、多孔体２の大きさに応じて、外側面２１おけるスリット８２１を通過して原料８００の蒸着粒子が供給される領域が実質的に平面で構成されるように適宜設定されるが、１０〜５０ｍｍ程度であるのが好ましく、１５〜３０ｍｍ程度であるのがより好ましい。スリット長ｌが前記範囲より短い場合には、単位時間当たりに原料８００が蒸着される蒸着面積が小さくなり、分離層３の形成に長時間を要してしまう。また、スリット長ｌが前記範囲より長い場合には、外側面２１のスリット８２１を通過して原料８００の蒸着粒子が供給される領域が湾曲凹面で構成され、スリット８２１の中央部と、スリット８２１の両端部とで形成される細孔３１２の特性の均一化が図れないおそれがある。
【００９１】
次に、多孔体２の外側面２１で、所定の蒸着角度（図１１中、蒸着角度θ２）が得られるように、多孔体２の位置を調整する。この状態で、蒸着源８１０に設けられた加熱手段（図示せず）により無機酸化物８００を加熱して蒸発（気化）させる。そして、原料８００の蒸着粒子を、スリット板８２０のスリット８２１を介して多孔体２の外側面２１（分離層３を形成する面）に到達させる。
なお、このとき、多孔体２を、前述の加熱手段により所定の温度に加熱するとともに、駆動装置８３０により所定の回転速度で回転させつつ、図１１中矢印方向に所定の速度で平行移動させる。
【００９２】
以上のような工程を経て、多孔体２の外側面２１に、多数の細孔３１２を有する斜方蒸着膜３１（分離層３）が形成され、フィルタ部材１が得られる。
ここで、蒸着源８１０から気化した原料（蒸着粒子）８００が、多孔体２の外側面２１に到達する蒸着角度（図１１中、角度θ２）を適宜設定することにより、細孔３１２の多孔体２の外側面２１に対する角度を調整することができる。
また、分離層３の平均孔径は、蒸着源８１０から気化した原料が多孔体２の外側面２１に到着した際に形成される構造（カラム構造）の状態に大きく依存しており、蒸着時のチャンバ内の真空度、蒸着レート、多孔体２の温度(基板温度)、蒸着角度θ２等の各種条件を適宜設定することにより調整することができる。
これら条件の適正な範囲は、前記第１実施形態で説明した場合と同様である。
なお、上述したようなメタノールガス分解反応器は、この反応器を備える熱輸送システムや、この反応器と水素ガス分離装置とを備える水素ガス燃料電池等に用いることができる。
【００９３】
以上、本発明のガス分離装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、前記第２実施形態は、第１実施形態で説明したフィルタ部材に被覆層を付加したものであるが、第３実施形態で説明したフィルタ部材に、同様の被覆層を付加するようにしても構わない。
また、本発明のガス分離装置は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
【実施例】
【００９４】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
（実施例１）
１−１．フィルタ部材の製造
（サンプルＮｏ．１Ａ）
まず、平均孔径５ｎｍの多孔体（シリカ系セラミックス）を用意し、真空蒸着装置のチャンバ内に蒸着源から気化した蒸着粒子の蒸着角度θ２が３５°となるように前記多孔体をセットした。また、スリット板の厚さは１．５ｃｍ、スリットの幅は２．０ｃｍとし、多孔体の蒸着源に対する角度θ１は５０°、蒸着距離は１５ｃｍ、基板の移動速度は２．５ｃｍ／分とした。
【００９５】
そして、チャンバ内を減圧（１．２×１０−２Ｐａ）し、基板温度５５℃、蒸着レート４Å／ｓｅｃで、ＳｉＯを斜方蒸着して、多孔体の表面に斜方蒸着膜（無機酸化物膜）を成膜し、フィルタ部材を得た。
なお、得られた斜方蒸着膜は、原子間力顕微鏡および陽電子消滅法を用いて測定した結果、平均厚さが５００Å、平均孔径が０．２〜０．５ｎｍであった。
【００９６】
（サンプルＮｏ．２Ａ〜１５Ａ）
斜方蒸着を行う際に、蒸着材料、チャンバ内の真空度、蒸着角度θ２、基板温度、蒸着レートを下記の表１に示すようにした以外は、前記サンプルＮｏ．１Ａと同様にして、フィルタ部材を作製した。
なお、得られた斜方蒸着膜の平均厚さおよび平均孔径を表１に示す。
【００９７】
１−２．評価
まず、各サンプルＮｏ．のフィルタ部材１を、それぞれ、枠体５内に装着することにより、フィルタ部１０を５個ずつ作成した。
次に、各サンプルＮｏ．のフィルタ部材１を備えるフィルタ部１０を、図１に示すメタノールガス分解反応器１００が備える突出部１３２に装着した。
【００９８】
次に、メタノール蒸気とＨ２ガスとを含有する混合ガスを第１のガス供給口１２１から供給し、第２のガス排気口から排気されるガスを回収した。そして、このフィルタ部材を透過した混合ガスおよび未透過の混合ガスについて、ガスクロマトグラフィー装置を用いて、それぞれの組成比を分析することにより、メタノール蒸気とＨ２ガスとの透過係数比（PH2/PMeOH）を算出した。
【００９９】
この透過係数比（PH2/PMeOH）の測定を各サンプルＮｏ．のフィルタ部材１について、合計５回ずつ行った。
また、メタノール蒸気とＨ２ガスとを含有する混合ガスに代えて、メタノール蒸気とＣＯガスとを含有する混合ガスを用いた以外は、前記と同様にして、各サンプルＮｏ．のフィルタ部材が装着されたメタノールガス分解反応器について、メタノール蒸気とＣＯガスとの透過係数比（PCO/PMeOH）を算出した。
そして、各サンプルＮｏ．で測定された各透過係数比（PH2/PMeOHおよびPCO/PMeOH）を、それぞれ、以下の４段階の基準に従って評価した。
【０１００】
◎：透過係数比が１００以上である
○：透過係数比が２０以上、１００未満である
△：透過係数比が５以上、２０未満である
×：透過係数比が５未満である
これらの評価結果を、それぞれ、以下の表１に示す。
【０１０１】
【表１】
2008119566.tif 000003
【０１０２】
表１に示すように、各サンプルＮｏ．のフィルタ部材１が装着されたメタノールガス分解反応器のうち、細孔の平均孔径の大きさが０．１〜０．８ｎｍとなっている分離層を備えるものは、いずれも、細孔の平均孔径の大きさが０．８ｎｍを超える分離層を備えるものと比較して、メタノール蒸気とＣＯガスとの透過係数比およびメタノール蒸気とＨ２ガスとの透過係数比ともに、その透過係数比の値が大きくなる結果が得られた。
これにより、細孔の平均孔径の大きさが０．１〜０．８ｎｍとなっている分離層を備えるメタノールガス分解反応器は、フィルタ部材においてメタノール蒸気の透過が阻止され、かつ、Ｈ２ガスおよびＣＯガスの透過が許容されていることが明らかとなった。
【０１０３】
また、蒸着角度θ２、チャンバ内を圧力、基板温度および蒸着レートを、それぞれ適宜設定することにより、各サンプルＮｏ．のフィルタ部材が備える細孔の平均孔径の大きさを制御し得ることが明らかとなった。
なお、これらのうち、蒸着角度θ２の大きさを小さく設定するほど、細孔の平均孔径が小さくなる結果が得られた。
また、チャンバ内の圧力を小さく設定するほど、すなわち真空度を高く設定するほど、細孔の平均孔径が大きくなるとともに、その孔径のバラツキが小さくなる結果が得られた。このことは、蒸着源から蒸発した蒸着粒子の直進性が向上したことと、多孔体に到着した蒸着粒子のマイグレーションが発生し易くなったことに起因すると推察された。
【０１０４】
（実施例２）
２−１．フィルタ部材の製造
（サンプルＮｏ．１Ｂ）
まず、平均孔径５ｎｍの多孔体（シリカ系セラミックス）を用意し、真空蒸着装置のチャンバ内に蒸着源から気化した蒸着粒子の蒸着角度θ２が４０°となるように前記多孔体をセットした。また、スリット板の厚さは１．５ｃｍ、スリットの幅は２．０ｃｍとし、多孔体の蒸着源に対する角度θ１は５０°、蒸着距離は１５ｃｍ、基板の移動速度は２．５ｃｍ／分とした。
そして、チャンバ内を減圧（１．０×１０−２Ｐａ）し、基板温度５５℃、蒸着レート５Å／ｓｅｃで、ＳｉＯを斜方蒸着して、多孔体の表面に斜方蒸着膜（無機酸化物膜）を成膜した。
【０１０５】
次に、斜方蒸着膜が形成された多孔体を、クリーンオーブン中、２００℃×９０分間で加熱し、加熱終了直後、乾燥窒素雰囲気中に移動し、そのまま放置した。
次に、図８に示す処理装置内に、斜方蒸着膜付きＴＦＴ基板を搬入し、容器（ポリテトラフルオロエチレン製）内に、斜方蒸着膜を上にして設置した。
そして、チャンバを密閉した後、０．１ｗｔ％メチルトリメトキシシラン／トルエン溶液を処理液として容器内に供給して、斜方蒸着膜が形成された多孔体を処理液に浸漬させた状態で、処理装置内を１００Ｐａに減圧した。
これにより、斜方蒸着膜の細孔内の気体を処理液に置換した。すなわち、細孔内に処理液を浸透させた。
【０１０６】
次に、過剰な処理液を容器から排出した後、再度、処理装置内を１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）に減圧し、多孔体を１５０℃×１時間で加熱した。
これにより、斜方蒸着膜の表面および細孔の内面に、メチルトリメトキシシランによる被膜層が形成されたフィルタ部材を得た。
なお、被膜層が形成された斜方蒸着膜は、原子間力顕微鏡および陽電子消滅法を用いて測定した結果、平均厚さが５００Å、平均孔径が０．３５〜０．５ｎｍであった。
【０１０７】
２−２．評価
まず、サンプルＮｏ．１Ｂのフィルタ部材１を、枠体５内に装着することにより、フィルタ部１を５個ずつ作成した。
次に、サンプルＮｏ．１Ｂのフィルタ部１０を備えるフィルタ部材１を、図１に示すメタノールガス分解反応器１００が備える突出部１３２に装着した。
【０１０８】
次に、イソプロピルアルコール蒸気、メタノール蒸気およびＨ２ガスを含有する混合ガスを第１のガス供給口１２１から供給し、第２のガス排気口から排気されるガスを回収した。そして、このフィルタ部材を透過した混合ガスおよび未透過の混合ガスについて、ガスクロマトグラフィー装置を用いて、それぞれの組成比を分析することにより、Ｈ２ガスとメタノール蒸気との透過係数比（PMeOH/PH2）と、イソプロピルアルコール蒸気とメタノール蒸気との透過係数比（PMeOH/PIPA）とを算出した。
この透過係数比（PMeOH/PH2およびPMeOH/PIPA）の測定をサンプルＮｏ．１Ｂのフィルタ部材１について、合計５回行った。
【０１０９】
また、イソプロピルアルコール蒸気、メタノール蒸気およびＨ２ガスを含有する混合ガスに代えて、イソプロピルアルコール蒸気、メタノール蒸気およびＨｅガスを含有する混合ガスを用いた以外は、前記と同様にして、サンプルＮｏ．１Ｂのフィルタ部１０を備えるフィルタ部材１について、メタノール蒸気とＨｅガスとの透過係数比（PMeOH/PHe）と、イソプロピルアルコール蒸気とメタノール蒸気との透過係数比（PMeOH/PIPA）とを算出した。
そして、サンプルＮｏ．１Ｂで測定された各透過係数比（PMeOH/PH2、PMeOH/PHeおよびPMeOH/PIPA）を、それぞれ、評価１−２に記載した４段階の基準に従って評価した。
これらの評価結果を、それぞれ、以下の表２に示す。
【０１１０】
【表２】
2008119566.tif 000004
【０１１１】
表２に示すように、サンプルＮｏ．１Ｂのフィルタ部材１が装着されたメタノールガス分解反応器は、細孔の平均孔径の大きさが０．３５〜０．５ｎｍとなっている分離層を備えており、イソプロピルアルコール蒸気、メタノール蒸気およびＨ２ガスを含有する混合ガス、および、イソプロピルアルコール蒸気、メタノール蒸気およびＨｅガスを含有する混合ガスにおいて、PMeOH/PIPAの大きさが何れも２０以上となる結果が得られた。その結果、細孔の平均孔径の大きさをかかる範囲内に設定することにより、メタノールガス分解反応器は、フィルタ部材において、イソプロピルアルコール蒸気の透過を優先的に阻止して、メタノール蒸気の透過が許容されることが明らかとなった。
【０１１２】
また、サンプルＮｏ．１Ｂのフィルタ部材１が装着されたメタノールガス分解反応器は、斜方蒸着膜の表面および細孔の内面に、メチルトリメトキシシランによる被膜層が形成されており、イソプロピルアルコール蒸気、メタノール蒸気およびＨ２ガスを含有する混合ガスおいてPMeOH/PH2の大きさ、および、イソプロピルアルコール蒸気、メタノール蒸気およびＨｅガスを含有する混合ガスにおいてPMeOH/PHeの大きさが何れも５以上となる結果が得られた。その結果、メタノールに対して親和性を有するアルキル基を備える被覆層を斜方蒸着膜に設けることにより、メタノールガス分解反応器は、フィルタ部材において、細孔の平均孔径の大きさよりも小さい分子サイズを有するもののうち、メタノール蒸気を優先的に透過し得ることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明のガス分離装置をメタノールガス分解反応器に適用した場合の第１実施形態を模式的に示す横断面図である。
【図２】図１に示すメタノールガス分解反応器の斜視図（部分切断図）である。
【図３】図１に示すメタノールガス分解反応器が備えるフィルタ部を模式的に示す縦断面図である。
【図４】図３に示すフィルタ部によって、メタノール蒸気とその分解物が分離される様子を示す模式図である。
【図５】メタノールガス分解反応器の第１実施形態が備えるフィルタ部材を製造する際に用いられる斜方蒸着装置を示す模式図である。
【図６】図５に示す斜方蒸着装置が有するスリット板を示す平面図である。
【図７】メタノールガス分解反応器の第２実施形態が備えるフィルタ部を模式的に示す縦断面図である。
【図８】第２実施形態のメタノール分解反応器が備えるフィルタ部材を製造する際に用いる処理装置を示す模式図である。
【図９】本発明のガス分離装置をメタノールガス分解反応器に適用した場合の第３実施形態を模式的に示す横断面図である。
【図１０】図９に示すメタノールガス分解反応器のＡ−Ａ線断面図である。
【図１１】メタノールガス分解反応器の第３実施形態が備えるフィルタ部材を製造する際に用いられる斜方蒸着装置を示す模式図である。
【図１２】図１１に示す斜方蒸着装置が有するスリット板を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１……フィルタ部材  １０……フィルタ部  １００……メタノールガス分解反応器
１２０……チャンバ  １２１……第１の供給口  １２２……第１の排気口  １２３……第２の供給口  １２４……第２の排気口  １３０……隔壁部  １３１……基板  １３２……突出部  １３３……開口  １３３ａ、１３３ｂ……辺  １３４……係止部  １４０……第１の流路  １５０……第２の流路  ２……多孔体  ２１……外側面  ３……分離層  ３１……斜方蒸着膜  ３１１……カラム  ３１２……細孔  ３１３……被覆層  ４……緻密体  ５……枠体  ５１……溝  ５２……Ｏリング  ６……加熱手段  ７……触媒層  ８００……無機酸化物（原料）  ８１０……蒸着源  ８２０……スリット板  ８２１……スリット  ８２２……板体  ８３０……駆動装置  ９００……処理装置  ９１０……チャンバ  ９２０……容器  ９３０……排気手段  ９３１……排気ライン  ９３２……ポンプ  ９３３……バルブ  ９４０……排液手段  ９４１……排液ライン  ９４２……ポンプ  ９４３……バルブ  ９４４……回収タンク  ９５０……ステージ  ９６０……給液手段  ９６１……給液ライン  ９６２……ポンプ  ９６３……バルブ  ９６４……貯留タンク  Ｓ……処理液
【図１】
2008119566.tif 000005
【図２】
2008119566.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008119566.tif 000011
【図８】
2008119566.tif 000012
【図９】
2008119566.tif 000013
【図１０】
2008119566.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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