【手続補正書】
【提出日】平成29年12月13日(2017.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの入口と２つの出口とを有し、前記入口から流入する流体の成分濃度を偏在させて、前記流入した流体の平均濃度よりも高濃度の流体を高濃度出口から流出させ、前記流入した流体の平均濃度よりも低濃度の流体を低濃度出口から流出させる素子を並列に複数個配列した素子段を流体の流れの方向に複数段配列し、
最上流を除く各素子段において両端の素子のうち一方の端の素子の入口は、１段上流の素子段の同じ一方の端の素子の高濃度出口および前記一方の端の素子よりも他方の側に配置された素子の高濃度出口に接続され、前記両端の素子のうち他方の端の素子の入口は、前記１段上流の素子段の同じ他方の端の素子の低濃度出口および前記他方の端の素子よりも前記一方の側に配置された素子の低濃度出口に接続され、
前記最上流を除く各素子段で前記両端の素子を除く各素子の入口は、１段上流の素子段での流体の流れの横断方向の同一順序位置よりも前記一方の側に配置された素子の低濃度出口と前記１段上流の素子段での流体の流れの横断方向の同一順序位置よりも前記他方の側に配置された素子の高濃度出口とに接続される素子配列。
【請求項２】
少なくとも１つの入口と２つの出口とを有し、前記入口から流入する流体の成分濃度を偏在させて、前記流入した流体の平均濃度よりも高濃度の流体を高濃度出口から流出させ、前記流入した流体の平均濃度よりも低濃度の流体を低濃度出口から流出させる素子を並列に複数個配列した素子段を流体の流れの方向に複数段配列し、
前記素子段として、他の素子段より１列短い半整数段と前記半整数段よりも1列長い整
数段とが交互に配置され、かつ流体の流れの横断方向には前記半整数段の各素子が前記整数段の素子と素子との間に位置するようにずれて配置される形態で素子が配置され、
最上流を除く整数段において両端の素子のうちの一方の端の素子の入口は、当該整数段よりも１素子分および２素子分上流に配列された半整数段および整数段で前記一方の端の素子のそれぞれの高濃度出口から流体が流入するように接続され、前記整数段において両端の素子のうちの他方の端の素子の入口は、当該整数段よりも１素子分および２素子分上
流に配列された半整数段および整数段で前記他方の端の素子のそれぞれの低濃度出口から流体が流入するように接続され、
前記最上流を除く半整数段において両端を含む各素子の入口は、前段である整数段での流体の流れの横断方向に前記一方の側に前記半整数段とずれて配置された素子の低濃度出口と、前段である前記整数段での流体の流れの横断方向に前記他方の側にずれて配置された素子の高濃度出口とに接続され、
前記最上流を除く整数段において両端を除く各素子の入口は、前段である半整数段での流体の流れの横断方向に前記一方の側に前記整数段とずれて配置された素子の低濃度出口と、前段である前記半整数段での流体の流れの横断方向に前記他方の側にずれて配置された素子の高濃度出口とに接続される素子配列。
【請求項３】
各素子に流入する流体の成分濃度をxとして、前記高濃度出口から流出する高濃度流体
と前記低濃度出口から流出する低濃度流体との濃度差が所定の係数gammaを用いて、２(gamma)x(1-x)と表現されるとき、前記素子段での流体の流れの横断方向の素子数Ｍが1／(gamma)以上であり、前記流体の流れの方向の素子段の段数ＮがＭ／（gamma）以上である請
求項１に記載の素子配列。
【請求項４】
各素子に流入する流体の成分濃度をxとして、前記高濃度出口から流出する高濃度流体
と前記低濃度出口から流出する低濃度流体との濃度差が所定の係数gammaを用いて、２(gamma)x(1-x)と表現されるとき、整数段において素子段での流体の流れの横断方向の素子数Ｍが１／(２gamma)以上であり、前記流体の流れの方向の整数段と半整数段を合わせた素
子段の段数Ｎが２Ｍ／（gamma）-１以上である請求項２に記載の素子配列。
【請求項５】
少なくとも１つの入口と２つの出口とを有し、前記入り口から流入する流体の成分濃度を偏在させて、前記流入した流体の平均濃度よりも高濃度の流体を高濃度出口から流出させ、前記流入した流体の平均濃度よりも低濃度の流体を低濃度出口から流出させる素子を並列に複数個配列した素子段を流体の流れの方向に複数段配列し、
最上流を除く各素子段の少なくとも両端以外の各素子の入口は、前記各素子段よりも上流側に配置された２個の素子のうちの一方の素子の高濃度出口と他方の素子の低濃度出口とに接続され、
各素子に流入する流体の成分濃度をxとして、前記高濃度出口から流出する高濃度流体
と前記低濃度出口から流出する低濃度流体との濃度差が所定の係数gammaを用いて、２(gamma)x(1-x)と表現されるとき、素子段での流体の流れの横断方向の素子数Ｍが１／(２gamma)以上であり、前記流体の流れの方向の素子段の段数ＮがＭ／（gamma）以上である素子配列。
【請求項６】
前記素子が前記素子段を流れの方向に配列した素子配列の上側および下側から温度勾配が印加されることによって流体の成分濃度を偏在させる素子である場合に、前記係数gammaが、流体の熱拡散定数alphaT、底部と天井部のうちの高温側の温度TH、低温側の温度TL
によって
gamma=alphaT*ln(TH/TL)/4  (ここで、＊は乗算を示す)
によって算出される値gammaである請求項３、４または５に記載の素子配列。
【請求項７】
平面視で平行四辺形状の底部と、
前記底部において平行四辺形の２組の対辺のうち、一方の対辺において所定幅の開口を形成して立設される一対の開口側壁と、
前記底部において平行四辺形の他方の対辺に立設される一対の非開口側壁と、
を有する下半部、
前記下半部を前記開口側壁を有する辺に平行な軸周りに反転させた形状を有する上半部であって、
前記底部に対向する平面視で平行四辺形状の天井部と、
前記天井部において平行四辺形の２組の対辺のうち、一方の対辺において所定幅の開口を形成して垂下して設けられる一対の開口側壁と、
前記天井部において平行四辺形の他方の対辺から垂下して設けられる一対の非開口側壁と、
を有する上半部、および
前記下半部と上半部とに挟まれ、前記下半部と上半部とが重畳する部分の略中央部に開口を有する隔壁を備える素子。
【請求項８】
素子を並列に複数個配列した素子段を流体の流れの方向に複数段配列した素子配列において、前記素子段の両端に配置される素子であって、
平面視で平行四辺形状の底部と、
前記底部において平行四辺形の４つの辺のうち、１つの辺において所定幅の開口を形成して立設される１つの開口側壁と、
前記平行四辺形の残り３つの辺に立設される非開口側壁と、を有する下半部と、
前記下半部を前記開口側壁を有する辺に平行な軸周りに反転させた形状を有する上半部であって、
前記底部に対向する平面視で平行四辺形状の天井部と、
前記天井部において平行四辺形の４つの辺のうち、１つの辺において所定幅の開口を形成して垂下して設けられる１つの開口側壁と、
前記平行四辺形の残り３つの辺から垂下して設けられる３つの非開口側壁と、を有する上半部、および、
前記下半部と上半部とに挟まれ、前記下半部と上半部とが重畳する部分の略中央部に少なくとも第１の開口を有する隔壁を備え、
前記隔壁は、
前記素子の下半部と上流側の素子の上半部との重畳部分または前記素子の上半部と上流側の素子の下半部との重畳部分に前記上流側の素子に連通する第２の開口と、
前記素子の下半部と下流側の素子の上半部との重畳部分または前記素子の上半部と下流側の素子の下半部との重畳部分に前記下流側の素子に連通する第３の開口と、を形成する隔壁を備える素子。
【請求項９】
素子を並列に複数個配列した素子段を流体の流れの方向に複数段配列した素子配列において、前記素子段の両端に配置される素子であって、
前記素子段の両端の一方の端部の素子は、
平面視で平行四辺形状の底部と、
前記底部において平行四辺形の４つの辺のうち、前記一方の端部側の素子配列外周側の辺に立設される非開口側壁と、
前記素子配列外周側の辺を除く３つの辺において所定幅の開口を形成して立設される３つの開口側壁と、を有する下半部、
前記低部を前記素子配列外周側の辺に平行な軸周りに反転させた形状の天井部を有する上半部であって、
前記底部に対向する平面視で平行四辺形状の前記天井部と、
前記天井部において平行四辺形の４つの辺のうち、前記一方の端部側の素子配列外周側の辺の対辺において所定幅の開口を形成して垂下して設けられる１つの開口側壁と、
前記素子配列外周側の辺の対辺を除く残り３つの辺から垂下して設けられる３つの非開口側壁と、を有する上半部、および、
前記上半部と下半部とに挟まれ、前記下半部と上半部とが重畳する部分の略中央部に開口を有する隔壁と、を備える素子。
【請求項１０】
平面視で六角形状の底部と、
前記底部において六角形の三対の対辺のうち、一対の対辺上の側面の一部またはすべてを開口させる開口側壁と、他の二対の対辺に立設される二対の非開口側壁と、を有する下半部と、
前記下半部を前記非開口側壁を有する辺に平行な軸周りに反転させた形状を有する上半部であって、
前記底部に対向する平面視で六角形の天井部と、
前記天井部において六角形の三対の対辺のうち、一の対辺下の側面の一部またはすべてを開口させる開口側壁と、他の二対の対辺から垂下して設けられる二対の非開口側壁と、を有する上半部と、を備える素子。
【請求項１１】
素子の配列を用いた流体の成分分離方法であって、各素子において少なくとも１つの入口と２つの出口とが設けられ、前記素子を並列に複数個配列した素子段が流体の流れの方向に複数段配列され、
前記各素子の入り口から流入する流体の成分濃度を偏在させて、前記流入した流体の平均濃度よりも高濃度の流体を高濃度出口から流出させ、前記流入した流体の平均濃度よりも低濃度の流体を低濃度出口から流出させ、
最上流を除く各素子段において両端の素子のうち一方の端の素子の入口には、１段上流の素子段の同じ一方の端の素子の高濃度出口および前記一方の端の素子よりも他方の側に配置された素子の高濃度出口から流体を流入させ、
前記両端の素子のうち他方の端の素子の入口には、前記１段上流の素子段の同じ他方の端の素子の低濃度出口および前記他方の端の素子よりも前記一方の側に配置された素子の低濃度出口から流体を流入させ、
前記最上流を除く各素子段の前記両端の素子を除く各素子の入口には、１段上流の素子段での流体の流れの横断方向の同一順序位置よりも前記一方の側に配置された素子の低濃度出口と前記１段上流の素子段での流体の流れの横断方向の同一順序位置よりも前記他方の側に配置された素子の高濃度出口とから流体を流入させる流体の成分分離方法。
【請求項１２】
前記複数段の素子段において流体の流れの方向に順次成分濃度を偏在させて、濃度分布を形成し、
最下流の素子段で高濃度領域の流体と低濃度領域の流体とに分けて取り出す請求項１１に記載の流体の成分分離方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの入口と２つの出口とを有し、前記入口から流入する流体の成分濃度を偏在させて、前記流入した流体の平均濃度よりも高濃度の流体を高濃度出口から流出させ、前記流入した流体の平均濃度よりも低濃度の流体を低濃度出口から流出させる素子を並列に複数個配列した素子段を流体の流れの方向に複数段配列し、
最上流を除く各素子段において両端の素子のうち一方の端の素子の入口には１段上流の素子段の同じ一方の端の素子の高濃度出口および前記一方の端の素子よりも他方の側に配置された素子の高濃度出口を接続し、前記両端の素子のうち他方の端の素子の入口には前記１段上流の素子段の同じ他方の端の素子の低濃度出口および前記他方の端の素子よりも前記一方の側に配置された素子の低濃度出口を接続し、
前記最上流を除く各素子段の前記両端の素子を除く各素子の入口には１段上流の素子段での流体の流れの横断方向の同一順序位置よりも前記一方の側に配置された素子の低濃度出口と前記１段上流の素子段での流体の流れの横断方向の同一順序位置よりも前記他方の側に配置された素子の高濃度出口とを接続する素子配列の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の第２の側面は、以下の素子配列によっても例示される。すなわち、この素子配列では、素子段として、他の素子段より１列短い半整数段と半整数段よりも1列長い整数
段とが交互に配置され、かつ流体の流れの横断方向には半整数段の各素子が整数段の素子と素子との間に位置するようにずれて配置される形態で素子が配置される。そして、最上流を除く整数段において両端の素子のうちの一方の端の素子の入口は、当該整数段よりも１素子分および２素子分上流に配列された半整数段および整数段で一方の端の素子のそれぞれの高濃度出口から流体が流入するように接続される。また、整数段において両端の素子のうちの他方の端の素子の入口は、当該整数段よりも１素子分および２素子分上流に配列された半整数段および整数段で他方の端の素子のそれぞれの低濃度出口から流体が流入するように接続される。そして、最上流を除く半整数段において両端を含む各素子の入口は、前段である整数段での流体の流れの横断方向に一方の側に半整数段とずれて配置された素子の低濃度出口と、前段である整数段での流体の流れの横断方向に他方の側にずれて配置された素子の高濃度出口とに接続される。また、最上流を除く整数段において両端を除く各素子の入口は、前段である半整数段での流体の流れの横断方向に一方の側に整数段とずれて配置された素子の低濃度出口と、前段である半整数段での流体の流れの横断方向に他方の側にずれて配置された素子の高濃度出口とに接続される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
なお、図２および図３の素子配列と比較して、図４および図５の素子配列は、以下の共通点、相違点を有する。
（共通点）
図４の素子配列は、図２と同様、少なくとも１つの入口と２つの出口とを有し、入り口から流入する流体の成分濃度を偏在させて、流入した流体の平均濃度よりも高濃度の流体を高濃度出口から流出させ、流入した流体の平均濃度よりも低濃度の流体を低濃度出口から流出させる素子を並列に複数個配列した素子段を流体の流れの方向に複数段配列して接続した素子配列といえる。
（相違点）
ただし、図４および図５においては、最上流を除く各整数段の両端の素子（半整数段の両端の素子は特別扱いが不要なので含まない）のうちの一方の端の素子の入口は、当該整数段よりも１素子分および２素子分上流に配列された半整数段および整数段で一方の端の素子のそれぞれの高濃度出口から流体が流入するように接続される。また、各整数段の両端の素子のうちの他方の端の素子の入口は、当該整数段よりも１素子分および２素子分上流に配列された半整数段および整数段で他方の端の素子のそれぞれの低濃度出口から流体が流入するように接続される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
図４および図５の素子配列は、最上流を除く各整数段の両端のうち、一方の端（第０列、高濃度端部）の素子の入口は、２段上流の整数段の同じ一方の端（第０列、高濃度端部
）の素子の高濃度出口および１段上流の半整数段の同じ一方の端（第1/2列）の素子の高
濃度出口から流体が流入するように接続される。つまり、図４および図５では、最上流を除く整数段において両端の素子のうちの一方の端の素子の入口は、当該整数段よりも１素子分および２素子分上流に配列された半整数段および整数段で一方の端の素子のそれぞれの高濃度出口から流体が流入するように接続されるといえる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
また、最上流を除く各整数段の両端のうち、他方の端（第Ｍ−１列、低濃度端部）の素子の入口は、２段上流の整数段の同じ他方の端（第Ｍ−１列、低濃度端部）の素子の低濃度出口および１段上流の半整数段の同じ他方の端（第M−2+1/2列）の素子の低濃度出口から流体が流入するように接続される。つまり、図４および図５では、最上流を除く整数段において両端の素子のうちの他方の端の素子の入口は、当該整数段よりも１素子分および２素子分上流に配列された半整数段および整数段で他方の端の素子のそれぞれの低濃度出口から流体が流入するように接続されるといえる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１００】
（モデル２のまとめ）
以上述べたように、図４に例示した素子配列では、最上流を除く整数段において両端の素子のうちの高濃度端部の素子の入口は、当該整数段よりも１素子分および２素子分上流に配列された半整数段および整数段で高濃度端部の素子のそれぞれの高濃度出口から流体が流入するように接続される。その結果、数２９の第１式を満たす仮想素子x(-1,j) を境界の外側に設けた構造と等価な回路となる。また、整数段において両端の素子のうちの低濃度端部の素子の入口は、当該整数段よりも１素子分および２素子分上流に配列された半整数段および整数段で低濃度端部の素子のそれぞれの低濃度出口から流体が流入するように接続される。その結果、数２９の第２式を満たす仮想素子を境界の外側に設けた構造と等価な回路となる。したがって、図４の素子配列は、素子配列の各段の両側の境界条件の設定を容易とし、数２７、数３０、および数３１のような連続体近似を得ることができ、これにより数３２の平衡濃度分布を求めることが可能となる。したがって、モデル２の素子配列は、濃度変化の理論解析、各段の望ましい列数、望ましい段数の把握を容易とする。