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公開番号2025162077
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-27
出願番号2024065186
出願日2024-04-15
発明の名称成膜装置
出願人株式会社明電舎
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B01D 71/02 20060101AFI20251020BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】セラミック支持体の表面において溶媒とセラミック粒子の分離を抑制して当該セラミック粒子の充填密度を高めて微視的に均質なセラミック分離膜を形成できる成膜装置の提供。
【解決手段】筒状のセラミック支持体10の外周面にセラミック粒子からなるセラミック分離膜を形成する成膜装置1において、回転装置5はセラミック支持体10をその軸を中心に回転させる。噴霧装置4は回転装置5により回転するセラミック支持体10の外周面に前記セラミック粒子を含むゾル組成物を噴霧する。制御部6は前記回転するセラミック支持体10の相対遠心力に基づき回転装置5を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
筒状のセラミック支持体の外周面にセラミック粒子からなるセラミック分離膜を形成する成膜装置であって、
前記セラミック支持体をその軸を中心に回転させる回転装置と、
この回転装置により回転する前記セラミック支持体の外周面に前記セラミック粒子を含むゾル組成物を噴霧する噴霧装置と、
前記回転装置により回転する前記セラミック支持体の相対遠心力に基づき当該回転装置を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記噴霧装置は、
前記セラミック支持体の軸方向に沿う案内部と、
この案内部にて往復動可能な走行部と、
この走行部に具備されて当該セラミック支持体の外周面に前記ゾル組成物を噴霧するスプレーノズルと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記ゾル組成物を貯留する貯留槽と、
この貯留槽から前記ゾル組成物を前記噴霧装置に流量調整可能に供給する送液ポンプと、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記セラミック支持体に噴霧された前記ゾル組成物を回収する回収装置と、
前記回収された前記ゾル組成物のセラミック粒子の濃度を調整して当該ゾル組成物を前記貯留槽に供給する調整槽と、
をさらに備えたこと請求項３に記載の成膜装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック分離膜の成膜装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
セラミック分離膜の成膜技術としては図４に例示のセラミック粒子を溶媒に分散させたゾル組成物のスラリー１３にセラミック支持体１０を浸漬してセラミック支持体１０の表面にセラミック分離膜を形成するディップコート法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
また、特許文献２には図２（ａ）に示されたスプレーノズル４３によりスラリー１３をセラミック支持体１０の端部に噴霧して当該端部に前記セラミック粒子からなるシール層を形成するスプレーコート法が開示されている。尚、特許文献２には、セラミック支持体１０を回転させるなどの記載はないが、筒状のセラミック支持体１０の表面にスラリー１３を噴霧するにあたり、スプレーノズル４３やセラミック支持体１０を回転、横行させる等の操作は通常行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７１１８８７１号公報
特開２０２３－０２１１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セラミック分離膜は、物理強度と透過性の両立を図るため、物理強度を有する支持体と分離特性を有する分離層からなる２層構造の非対称構造に形成されるのが一般的である。また、セラミック支持体と分離層の細孔径などの特性が異なる場合、当該セラミック支持体と当該分離層との間に中間の特性を有する中間層が形成される。前記分離層と前記中間層は、いずれも多孔質支持体に水などの溶媒にセラミック粒子を分散させたスラリーの状態のゾル組成物を噴霧することで薄膜を形成する成膜プロセスにより得られる。
【０００６】
成膜プロセスの一つである図４に示したディップコート法は、塗布対象物であるセラミック支持体１０をスラリー１３に浸してゆっくり引き上げることで表面張力を活かした成膜法であり、均質な塗布が可能である。
【０００７】
しかしながら、セラミック分離膜において非対称構造が必要となる場合、セラミック支持体１０の内周若しくは外周にのみに塗布するために、塗布が不要の面に対して養生若しくは不要な成膜層を除去する必要がある。また、引き上げ速度が成膜の厚みに大きな相関を持ち、成膜プロセスに多くの時間を要する。
【０００８】
スプレーコート法は、セラミック支持体１０の外周に成膜する場合、上記の問題を解消する有用な手法であり、スプレーノズル４３またはセラミック支持体１０を回転、横行させることで、短時間で均質な薄膜のセラミック分離膜が得られる。また、送液量や重量変化により成膜の厚みを制御しやすい。
【０００９】
しかしながら、スプレーノズル４３によりスラリー１３をセラミック支持体１０に噴霧した場合、図３（ｂ）に示したように水などの溶媒１２がセラミック支持体１０のセラミック粒子１０ａ間に含浸し、セラミック支持体１０の成膜面は見かけ上、ドライな状態となる。これにより、前記成膜面においてセラミック粒子１１と溶媒１２が分離して流動性を失い、セラミック支持体１０の表面近傍におけるセラミック粒子１１間の隙間を埋める再配列が起こらなくなる。
【００１０】
また、スプレーコート法は、ディップコート法と比較して、前記成膜面のセラミック粒子１１の充填密度が低くなり、微視的に均質な成膜面が得られない。セラミック粒子１１の充填密度が低く、微視的な隙間があると、形成される細孔の分布における最大径が大きくなるため、セラミック支持体１０に形成されるセラミック分離膜の膜厚を大きく設定する必要があり、このことが透過性を下げる要因にもなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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