(57)【要約】      （修正有）【課題】分離膜エレメントについて、分離膜エレメントの流動抵抗を低減することにより、分離膜エレメント性能を向上させることができる分離膜エレメントを提供する。【解決手段】少なくとも基材および分離機能層を有する分離膜本体と、前記分離膜本体の前記基材側の面に固着された流路材３とを備え、第１方向における分離膜の第１端側での前記流路材の厚みを、前記第２端側での前記流路材の厚みよりも大きくすることにより、分離膜エレメントの透過水量を増加させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも基材および分離機能層を有する分離膜本体と、
前記分離膜本体の前記基材側の面に固着された流路材とを備える分離膜であって、
第１方向における分離膜の第１端側での前記流路材の厚みが、第２端側での前記流路材の厚みよりも大きい、分離膜。
【請求項２】
前記分離膜本体の膜面に垂直かつ前記第１方向に平行な平面に対する、前記流路材の投影像を、前記流路材の前記第１方向における長さを二等分する直線で分断したとき、
前記投影像において、前記直線に対して前記第１端側に位置する領域の面積は、前記第２端側に位置する領域の面積よりも大きい、
請求項１に記載の分離膜。
【請求項３】
前記流路材において、前記第１方向で最も厚い部分が、前記分離膜の前記第１端部から、前記分離膜の第１方向における長さの３０％以内に位置する、
請求項１または２に記載の分離膜。
【請求項４】
前記流路材の厚みは、第２端から第１端にかけて単調に増加する、
請求項１〜３のいずれかに記載の分離膜。
【請求項５】
前記流路材は、第１方向において連続している、
請求項１〜４のいずれかに記載の分離膜。
【請求項６】
前記流路材は、第２方向に不連続に設けられている、
請求項１〜５のいずれかに記載の分離膜。
【請求項７】
前記流路材の厚みの、前記第１方向全体における差の最大値が、１μｍ以上６００μｍ以下である、
請求項１〜６のいずれかに記載の分離膜。
【請求項８】
前記流路材の厚みが、１０μｍ以上８００μｍ以下である、
請求項１〜７のいずれかに記載の分離膜。
【請求項９】
前記第１方向における分離膜の第１端側での前記流路材の幅は、第２端側での前記流路材の幅よりも小さい、
請求項１〜８のいずれかに記載の分離膜。
【請求項１０】
前記流路材の幅の最大値と最小値との差が、１μｍ以上３００μｍ以下である、
請求項９に記載の分離膜。
【請求項１１】
前記流路材の幅が、１０μｍ以上１０００μｍ以下である、
請求項９または１０に記載の分離膜。
【請求項１２】
集水管と、前記集水管に巻回された請求項１〜１１のいずれかに記載の前記分離膜と、を備え、
前記分離膜は、前記第１端が巻回方向において内側となるように配置される分離膜エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体、気体等の流体に含まれる成分を分離するために使用する分離膜エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体、気体等の流体に含まれる成分を分離する方法としては、様々なものがある。例えば海水、かん水などに含まれるイオン性物質を除くための技術を例にとると、近年、省エネルギーおよび省資源のためのプロセスとして分離膜エレメントによる分離法の利用が拡大している。分離膜エレメントによる分離法に使用される分離膜は、その孔径および分離機能の点から、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、正浸透膜などに分類される。これらの膜は、例えば海水、かん水または有害物を含んだ水などからの飲料水の製造、工業用超純水の製造、排水処理、有価物の回収などに用いられている。
【０００３】
分離膜エレメントは、分離膜の一方の面に原流体が供給され、他方の面から透過流体を得る。多数の分離膜を束ねて分離膜エレメントに組み込むことで、１つの分離膜エレメントあたりの膜面積を大きくすることができ、その結果、１つの分離膜エレメントあたりの透過流体の製造量を大きくすることができる。現在、分離膜エレメントとしては、スパイラル型、中空糸型、プレート・アンド・フレーム型、回転平膜型、および平膜集積型などの各種形態が提案されている。
【０００４】
例えば、逆浸透ろ過に用いられる流体分離膜エレメントには、原流体を分離膜表面へ供給する供給側流路材、原流体に含まれる成分を分離する分離膜、及び分離膜を透過し供給流体から分離された透過流体を中心管へと導くための透過側流路材が組み込まれている。供給側流路材としては、高分子製のネットなどが使用されている。また、透過側流路材としては、分離膜の落ち込みを防き、かつ透過側の流路を形成させる目的で、供給側流路材よりも間隔が細かいトリコットと呼ばれる編み物部材が使用されている。分離膜は、透過側流路材の両面に重ね合わせて貼り合わされることで、封筒状膜を形成する。封筒状膜の内側は透過流体の流路を構成している。封筒状膜は、供給側流路材と交互に積層され、開口部側の所定部分を集水管の外周面に接着しスパイラル状に巻囲される。
【０００５】
分離膜エレメントを高性能化するために、特許文献１では透過側流路材の厚みを分離膜の巻回方向外側から内側にかけて漸増させることが提案されている。また、特許文献２では分離膜の透過側の面に分離膜とは異素材の透過側流路材が配置させることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平２００９−１９５８７１号公報
【特許文献２】特開平２０１２−４０４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
透過側流路材の厚みを分離膜の巻回方向外側から内側にかけて漸増させることにより、流量が多く流動抵抗の大きくなる巻回方向内側の流動抵抗を低減させることができるが、従来の透過側流路材では、透過側流路材の厚み分全てを流路として用いることができないため、厚みを増加させることによる流動抵抗の低減効果は十分とはいえない。
【０００８】
本発明は、分離膜エレメントについて、分離膜エレメント性能を十分に向上させることができ、さらに、分離膜本体のエレメント巻囲をしやすくすることができる分離膜エレメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
少なくとも基材および分離機能層を有する分離膜本体と、前記分離膜本体の前記基材側の面に固着された流路材とを備える分離膜であって、第１方向における分離膜の第１端側での前記流路材の厚みは、前記第２端側での前記流路材の厚みよりも大きい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の分離膜エレメントによると、透過側の流動抵抗を大きく低減できるために、分離膜エレメントの透過水量を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】分離膜の幅方向において不連続的に設けられた流路材を備える分離膜を示す平面図である。
【図２】図１に示す分離膜の断面図である。
【図３】分離膜エレメントの一形態を示す展開斜視図である。
【図４】封筒状膜の一形態を示す分解斜視図である。
【図５】長さ方向における透過側流路材の厚みの分布の一例を示す断面図である。
【図６】長さ方向における透過側流路材の厚みの分布の他の例を示す断面図である。
【図７】長さ方向における透過側流路材の厚みの分布のさらに他の例を示す断面図である。
【図８】長さ方向における透過側流路材の厚みの分布のさらに他の例を示す断面図である。
【図９】長さ方向における透過側流路材の厚みの分布のさらに他の例を示す断面図である。
【図１０】長さ方向における透過側流路材の厚みの分布のさらに他の例を示す断面図である。
【図１１】透過側流路材の幅の長さ方向分布の一形態を示す断面図である。
【図１２】透過側流路材の幅の長さ方向分布の一形態を示す断面図である。
【図１３】比較例における透過側流路材の厚みの分布を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の一形態について、詳細に説明する。
【００１３】
なお、本書において、「ＸがＹを主成分として含有する」とは、ＸにおけるＹの含有率が、５０重量％以上、７０重量％以上、８０重量％以上、９０重量％以上、又は９５重量％以上であることを意味する。また、Ｙに該当する複数の成分が存在する場合は、それら複数の成分の合計量が、上述の範囲を満たせばよい。
【００１４】
〔１．分離膜〕
（１−１）概要
分離膜とは、分離膜表面に供給される流体中の成分を分離し、分離膜を透過した透過流体を得ることができる膜である。分離膜は、分離膜本体と、分離膜本体上に配置された流路材とを備える。
【００１５】
このような分離膜の例として、本実施形態の分離膜１は、図１−図２に示すように、分離膜本体２と流路材３とを備える。分離膜本体２は、供給側の面２１と透過側の面２２とを備える。
【００１６】
本書において、分離膜本体の「供給側の面」とは、分離膜本体の２つの面のうち、原流体が供給される側の表面を意味する。「透過側の面」とは、その逆側の面を意味する。後述するように、分離膜本体が基材及び分離機能層を備える場合は、一般的に、分離機能層側の面が供給側の面であり、基材側の面が透過側の面である。
【００１７】
流路材３は、透過側の面２２上に、流路を形成するように設けられている。分離膜１の各部の詳細については後述する。
【００１８】
本書において、分離膜の「長さ方向」とは図中に示すy軸方向であり、第１方向と称されることもある。また、分離膜の「幅方向」とは図中に示すｘ軸方向であり、第2方向と称されることもある。また、z軸は、分離膜の厚さ方向に相当する。
【００１９】
図に示すように、分離膜本体２は矩形であり、長さ方向、幅方向は、それぞれ分離膜本体２の矩形の直交する２辺に平行である。
【００２０】
（１−２）分離膜本体
＜概要＞
分離膜本体としては、使用方法、目的等に応じた分離性能を有する膜が用いられる。分離膜本体は、単一層によって形成されていてもよいし、分離機能層と基材とを備える複合膜であってもよい。また、複合膜においては、分離機能層と基材との間に、多孔性支持層が設けられていてもよい。
【００２１】
＜分離機能層＞
分離機能層の厚みは具体的な数値に限定されないが、分離性能と透過性能の点で５〜３０００ｎｍであることが好ましい。特に逆浸透膜、正浸透膜、ナノろ過膜では５〜３００ｎｍであることが好ましい。
【００２２】
分離機能層の厚みは、これまでの分離膜の膜厚測定法に準ずることができる。例えば、分離膜を樹脂により包埋し、それを切断することで超薄切片を作製し、得られた切片に染色などの処理を行う。その後、透過型電子顕微鏡により観察することで、厚みの測定が可能である。また、分離機能層がひだ構造を有する場合、多孔性支持層より上に位置するひだ構造の断面長さ方向に５０ｎｍ間隔で測定し、ひだの数を２０個測定し、その平均から求めることができる。
【００２３】
分離機能層は、分離機能および支持機能の両方を有する層であってもよいし、分離機能のみを備えていてもよい。なお、「分離機能層」とは、少なくとも分離機能を備える層を指す。
【００２４】
分離機能層が分離機能および支持機能の両方を有する場合、分離機能層としては、セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリエーテルスルホン、またはポリスルホンを主成分として含有する層が好ましく適用される。
【００２５】
一方、多孔性支持層分離機能層としては、孔径制御が容易であり、かつ耐久性に優れるという点で架橋高分子が好ましく使用される。特に、原流体中の成分の分離性能に優れるという点で、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させてなるポリアミド分離機能層、有機無機ハイブリッド機能層などが好適に用いられる。これらの分離機能層は、多孔性支持層上でモノマーを重縮合することによって形成可能である。
【００２６】
例えば、分離機能層は、ポリアミドを主成分として含有することができる。このような膜は、公知の方法により、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを界面重縮合することで形成される。例えば、多孔性支持層に多官能アミン水溶液を塗布し、余分なアミン水溶液をエアーナイフなどで除去し、その後、多官能酸ハロゲン化物を含有する有機溶媒溶液を塗布することで、ポリアミド分離機能層が得られる。
【００２７】
また、分離機能層は、Ｓｉ元素などを有する有機−無機ハイブリッド構造を有してもよい。有機無機ハイブリッド構造を有する分離機能層は、例えば、以下の化合物（Ａ）、（Ｂ）：
（Ａ）エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物、ならびに
（Ｂ）前記化合物（Ａ）以外の化合物であってエチレン性不飽和基を有する化合物
を含有することができる。具体的には、分離機能層は、化合物（Ａ）の加水分解性基の縮合物ならびに化合物（Ａ）および／または（Ｂ）のエチレン性不飽和基の重合物を含有してもよい。すなわち、分離機能層は、
・化合物（Ａ）のみが縮合および／または重合することで形成された重合物、
・化合物（Ｂ）のみが重合して形成された重合物、並びに
・化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との共重合物
のうちの少なくとも１種の重合物を含有することができる。なお、重合物には縮合物が含まれる。また、化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との共重合体中で、化合物（Ａ）は加水分解性基を介して縮合していてもよい。
【００２８】
ハイブリッド構造は、公知の方法で形成可能である。ハイブリッド構造の形成方法の一例は次のとおりである。化合物（Ａ）および化合物（Ｂ）を含有する反応液を多孔性支持層に塗布する。余分な反応液を除去した後、加水分解性基を縮合させるためには、加熱処理すればよい。化合物（Ａ）および化合物（Ｂ）のエチレン性不飽和基の重合方法としては、熱処理、電磁波照射、電子線照射、プラズマ照射を行えばよい。重合速度を速める目的で分離機能層形成の際に重合開始剤、重合促進剤等を添加することができる。
【００２９】
なお、いずれの分離機能層についても、使用前に、例えばアルコール含有水溶液、アルカリ水溶液によって膜の表面を親水化させてもよい。
【００３０】
＜多孔性支持層＞
多孔性支持層は、分離機能層を支持する層であり、多孔性樹脂層とも言い換えられる。
【００３１】
多孔性支持層に使用される材料やその形状は特に限定されないが、例えば、多孔性樹脂によって基板上に形成されてもよい。多孔性支持層としては、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂あるいはそれらを混合、積層したものが使用され、化学的、機械的、熱的に安定性が高く、孔径が制御しやすいポリスルホンを使用することが好ましい。
【００３２】
多孔性支持層は、分離膜に機械的強度を与え、かつイオン等の分子サイズの小さな成分に対して分離膜のような分離性能を有さない。多孔性支持層の有する孔のサイズおよび孔の分布は特に限定されないが、例えば、多孔性支持層は、均一で微細な孔を有してもよいし、あるいは分離機能層が形成される側の表面からもう一方の面にかけて径が徐々に大きくなるような孔径の分布を有してもよい。また、いずれの場合でも、分離機能層が形成される側の表面で原子間力顕微鏡または電子顕微鏡などを用いて測定された細孔の投影面積円相当径は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが好ましい。特に界面重合反応性および分離機能層の保持性の点で、多孔性支持層において分離機能層が形成される側の表面における孔は、３〜５０ｎｍの投影面積円相当径を有することが好ましい。
【００３３】
多孔性支持層の厚みは特に限定されないが、分離膜に強度を与えるため等の理由から、２０μｍ以上５００μｍ以下の範囲にあることが好ましく、より好ましくは３０μｍ以上３００μｍ以下である。
【００３４】
多孔性支持層の形態は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡、原子間顕微鏡により観察できる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば、基材から多孔性支持層を剥がした後、これを凍結割断法で切断して断面観察のサンプルとする。このサンプルに白金または白金−パラジウムまたは四塩化ルテニウム、好ましくは四塩化ルテニウムを薄くコーティングして３〜６ｋＶの加速電圧で、高分解能電界放射型走査電子顕微鏡（ＵＨＲ−ＦＥ−ＳＥＭ）で観察する。高分解能電界放射型走査電子顕微鏡は、日立製Ｓ−９００型電子顕微鏡などが使用できる。得られた電子顕微鏡写真に基づいて、多孔性支持層の膜厚、表面の投影面積円相当径を測定することができる。
【００３５】
多孔性支持層の厚み、孔径は、平均値であり、多孔性支持層の厚みは、断面観察で厚み方向に直交する方向に２０μｍ間隔で測定し、２０点測定の平均値である。また、孔径は、２００個の孔について測定された、各投影面積円相当径の平均値である。
【００３６】
次に、多孔性支持層の形成方法について説明する。多孔性支持層は、例えば、上記ポリスルホンのＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以降、ＤＭＦと記載）溶液を、後述する基材、例えば密に織ったポリエステル布あるいは不織布の上に一定の厚さに注型し、それを水中で湿式凝固させることによって、製造することができる。
【００３７】
多孔性支持層は、”オフィス・オブ・セイリーン・ウォーター・リサーチ・アンド・ディベロップメント・プログレス・レポート”Ｎｏ．３５９（１９６８）に記載された方法に従って形成される。なお、所望の形態を得るために、ポリマー濃度、溶媒の温度、貧溶媒は調整可能である。
【００３８】
例えば、所定量のポリスルホンをＤＭＦに溶解し、所定濃度のポリスルホン樹脂溶液を調製する。次いで、このポリスルホン樹脂溶液をポリエステル布あるいは不織布からなる基材上に略一定の厚さに塗布した後、一定時間空気中で表面の溶媒を除去した後、凝固液中でポリスルホンを凝固させることによって得ることができる。
【００３９】
＜基材＞
分離膜本体の強度、寸法安定性等の観点から、分離膜本体は基材を有してもよい。基材としては、強度、凹凸形成能および流体透過性の点で繊維状基材を用いることが好ましい。
【００４０】
基材としては、長繊維不織布及び短繊維不織布のいずれも好ましく用いることができる。特に、長繊維不織布は、優れた製膜性を有するので、高分子重合体の溶液を流延した際に、その溶液が過浸透により裏抜けすること、多孔性支持層が剥離すること、さらには基材の毛羽立ち等により膜が不均一化すること、及びピンホール等の欠点が生じることを抑制できる。また、基材が熱可塑性連続フィラメントより構成される長繊維不織布からなることにより、短繊維不織布と比べて、高分子溶液流延時に繊維の毛羽立ちによって起きる不均一化および膜欠点の発生を抑制することができる。さらに、分離膜は、連続製膜されるときに、製膜方向に対し張力がかけられるので、寸法安定性に優れる長繊維不織布を基材として用いることが好ましい。
【００４１】
長繊維不織布は、成形性、強度の点で、多孔性支持層とは反対側の表層における繊維が、多孔性支持層側の表層の繊維よりも縦配向であることが好ましい。そのような構造によれば、強度を保つことで膜破れ等を防ぐ高い効果が実現されるだけでなく、分離膜に凹凸を付与する際の、多孔性支持層と基材とを含む積層体としての成形性も向上し、分離膜表面の凹凸形状が安定するので好ましい。
【００４２】
より具体的には、長繊維不織布の、多孔性支持層とは反対側の表層における繊維配向度は、０°〜２５°であることが好ましく、また、多孔性支持層側表層における繊維配向度との配向度差が１０°〜９０°であることが好ましい。
【００４３】
分離膜の製造工程やエレメントの製造工程においては加熱する工程が含まれるが、加熱により多孔性支持層または分離機能層が収縮する現象が起きる。特に連続製膜において張力が付与されていない幅方向において、収縮は顕著である。収縮することにより、寸法安定性等に問題が生じるため、基材としては熱寸法変化率が小さいものが望まれる。不織布において多孔性支持層とは反対側の表層における繊維配向度と多孔性支持層側表層における繊維配向度との差が１０°〜９０°であると、熱による幅方向の変化を抑制することもでき、好ましい。
【００４４】
ここで、繊維配向度とは、多孔性支持層を構成する不織布基材の繊維の向きを示す指標である。具体的には、繊維配向度とは、連続製膜を行う際の製膜方向、つまり不織布基材の長手方向と、不織布基材を構成する繊維との間の角度の平均値である。つまり、繊維の長手方向が製膜方向と平行であれば、繊維配向度は０°である。また、繊維の長手方向が製膜方向に直角であれば、すなわち不織布基材の幅方向に平行であれば、その繊維の配向度は９０°である。よって、繊維配向度が０°に近いほど縦配向であり、９０°に近いほど横配向であることを示す。
【００４５】
繊維配向度は以下のように測定される。まず、不織布からランダムに小片サンプル１０個を採取する。次に、そのサンプルの表面を走査型電子顕微鏡で１００〜１０００倍で撮影する。撮影像の中で、各サンプルあたり１０本を選び、不織布の長手方向（縦方向、製膜方向）を０°としたときの角度を測定する。つまり１つの不織布あたり計１００本の繊維について、角度の測定が行われる。こうして測定された１００本の繊維についての角度から平均値を算出する。得られた平均値の小数点以下第一位を四捨五入して得られる値が、繊維配向度である。
【００４６】
基材の厚みは、基材と多孔性支持層との厚みの合計が、０．０３〜０．３ｍｍの範囲内、または０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内となる程度に設定されることが好ましい。
【００４７】
（１−３）透過側流路材
分離膜本体の透過側の面には、透過側流路を形成するように流路材が設けられる。「透過側の流路を形成するように設けられる」とは、分離膜が後述の分離膜エレメントに組み込まれたときに、分離膜本体を透過した透過流体が集水管に到達できるように、流路材が形成されていることを意味する。
【００４８】
流路材３は、分離膜本体２とは異なる素材で形成されることが好ましい。異なる素材とは、分離膜本体２で使用される材料とは異なる組成を有する材料を意味する。特に、流路材３の組成は、分離膜本体２のうち、流路材３が形成されている面の組成とは異なることが好ましく、分離膜本体２を形成するいずれの層の組成とも異なることが好ましい。
【００４９】
流路材を構成する成分としては特に限定されないが、樹脂が好ましく用いられる。具体的には、耐薬品性の点で、エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンや共重合ポリオレフィンなどが好ましく、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などのポリマーも選択でき、これらを単独もしくは２種類以上からなる混合物として用いることができる。特に、熱可塑性樹脂は成形が容易であるため、均一な形状の流路材を形成することができる。
【００５０】
このような流路材は、透過側の流路を形成する点で、少なくとも幅方向に対して不連続であることが好ましい。「不連続」とは、流路材３を分離膜本体２から剥離すると、複数の流路材３が互いに分かれる構造であることを指す。これに対して、ネット、トリコットおよびフィルム等の部材は、分離膜本体２から分離されても一体として連続した形状を有する。
【００５１】
分離膜は、分離膜エレメントにおいて、第１方向が巻回方向と一致するように配置されることが好ましい。つまり、分離膜エレメントにおいて、分離膜は、幅方向が集水管９の長手方向に平行であり、第１方向が集水管９の長手方向に直交するように配置されることが好ましい。
【００５２】
図１に示す例では、流路材３は、幅方向において不連続に設けられると共に、第１方向においては、分離膜本体２の一端から他端まで連続するように設けられている。つまり、図３のように分離膜エレメントに分離膜が組み込まれたときに、図２の流路材３は、巻回方向における分離膜１の内側端部から外側端部まで連続するように配置される。巻回方向の内側とは、分離膜において集水管に近い側であり、巻回方向の外側とは、分離膜において集水管から遠い側である。
【００５３】
流路材の形状は特に限定されないが、流路の流動抵抗を少なくし、透過させた際の流路を安定化させるような形状が選択され得る。これらの点で、分離膜の面方向に垂直ないずれかの断面において、流路材の形状は、直柱状や台形状、曲柱状、あるいはそれらの組み合わせでもよい。
【００５４】
例えば、流路材の断面形状が台形の場合、上底と下底の長さの差が大きすぎると溝幅の広い方で加圧ろ過時の膜落込みが生じやすくなるため、下底の長さに対する上底の長さの比率は０．６以上１．４以下が好ましく、０．８以上１．２以下がさらに好ましい。
【００５５】
流路材の形状は、流動抵抗を低減する観点から、後述の分離膜面に対して垂直な直柱状であることが好ましい。また、流路材は、高い箇所ほど幅が小さくなるように形成されていてもよいし、逆に高い箇所ほど幅が広くなるように形成されていてもよいし、分離膜表面からの高さによらず、同じ幅を有するように形成されていてもよい。
【００５６】
ただし、加圧ろ過時の流路材潰れが著しくない範囲であれば、流路材の断面において、その上辺が丸みを帯びていても良い。
【００５７】
流路材が熱可塑性樹脂であれば、処理温度および選択する熱可塑性樹脂の種類を変更することで、要求される分離特性や透過性能の条件を満足できるように自由に流路材の形状を調整することができる。
【００５８】
また、流路材の分離膜の平面方向における形状は、例えば、図１に示すように直線状であってもよく、曲線状、波線状であってもよい。
【００５９】
また、流路材の分離膜の平面方向における形状が直線状である場合、隣り合う流路材は、互いに略平行に配置されていてもよい。「略平行に配置される」とは、例えば、流路材が分離膜上で交差しなければよく、好ましくは隣り合う２つの流路材の長手方向のなす角度が０°以上３０°以下であること、より好ましくは上記角度が０°以上１５°以下であること、さらに好ましくは上記角度が０°以上５°以下である。
【００６０】
また、流路材の長手方向と集水管の長手方向との成す角度は、６０°以上１２０°以下であることが好ましく、７５°以上１０５°以下であることがより好ましく、８５°以上９５°以下であることがさらに好ましい。流路材の長手方向と集水管の長手方向との成す角度が上記範囲であることで、透過水が効率良く集水管に集められる。
【００６１】
流路を安定して形成するには、分離膜エレメントにおいて分離膜本体が加圧されたときの分離膜本体の落ち込みを抑制できることが好ましい。そのためには、分離膜本体と流路材との接触面積が大きいこと、つまり分離膜本体の面積に対する流路材の面積（分離膜本体の膜面に対する投影面積）が大きいことが好ましい。一方で、圧力損失を低減させるには、流路の断面積が広いことが好ましい。流路の断面形状は、流路の長手方向に対して垂直な分離膜本体と流路材との接触面積を大きく確保しつつ、かつ流路の断面積を広く確保するには、凹レンズ状であることが好ましい。また、流路材３は、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化のない直柱状であってもよい。また、分離膜性能に影響を与えない範囲内であれば、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化があるような台形状の壁状物、楕円柱、楕円錐、四角錐あるいは半球のような形状であってもよい。
【００６２】
流路材３の形成方法としては特に限定されないが、例えば、所定の凹凸形状に彫刻したグラビアロールを用いることにより、所定の高低差および幅をもつ流路材を得ることができる。その他にも、透過側流路材を構成する材料を分離膜の透過側に直接、印刷、噴霧、アプリケーター塗布、ホットメルト加工などにより配置する方法が用いられる。
【００６３】
流路材３と分離膜本体基材側表面との高低差は、大きければ透過側流路の流動抵抗は小さくなるものの、巻囲可能な膜面積が減少してしまう。小さければ巻囲可能な膜面積は増加するものの、透過側流路の流動抵抗が大きくなってしまう。流路材３と分離膜本体基材側表面との高低差は、１０μｍ以上８００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、２００μｍ以上４００μｍ以下である。これらの範囲であれば安定した透過流体の流路を確保することができる。
【００６４】
本実施形態においては、分離膜の長さ方向の第１端側での透過側流路材の厚みは、第２端側での透過側流路材の厚みよりも大きくなるよう形成される。また、エレメントにおいては、厚みの大きい側が巻囲方向内側となるように、分離膜が配置される。
【００６５】
分離膜の透過水は集水管に集められるように移動するため、巻回方向内側において、外側よりも、透過流体の流量が多い。その結果、巻回方向内側では、流動抵抗が大きくなりやすい。そのため、巻回方向内側で、流路材の厚みが大きいと、流路材の頂点と分離膜本体表面との高低差が大きくなり、その結果流路の横断面積が大きくなることで、巻囲方向内側における流動抵抗が低減される。一方、巻囲方向外側は、透過流体の流量が少ないので、高低差が小さくても流動抵抗が大きくなりにくい。
【００６６】
また、分離膜本体とは異素材で構成される流路材が分離膜の透過側の面に設置された分離膜は、分離膜本体に比べて剛性が高くなるため、エレメント巻囲時、特に曲率の高くなる巻回方向内側において、容易に巻囲することが困難となる。
【００６７】
また、巻回方向内側において、外側におけるよりも透過側流路材の厚みが大きいことで、巻回時の分離膜のカーブが緩くなるので、巻回が容易に行えるという利点がある。
【００６８】
流路材３の厚みとは、分離膜の基材側の面と流路材３の最も高い箇所との高低差を示しており、基材中に含浸している部分の厚みは含まれない。
【００６９】
「分離膜の長さ方向の第１端側での透過側流路材の厚みが、第２端側での透過側流路材の厚みよりも大きい」とは、
（ｉ）膜面に垂直かつ膜長さ方向に平行な平面に対する流路材３の投影像を、流路材を長さ方向において二等分する直線で区切ったときに、第１端側の領域Ａの面積が、第２端側の領域Ｂの面積よりも大きいこと、および
（ｉｉ）第１端における流路材３の厚みと、第２端における流路材３の厚みとを比較したときに、第１端における厚みが大きいこと、
の少なくとも一方を満たせばよい。
【００７０】
上記（ｉ）の形態の一例としては、図５，図６，図７，図８、図１０の形態が挙げられる。また、上記（ｉｉ）の形態の一例としては、図５，図６，図７，図８，図９，図１０が挙げられる。
【００７１】
なお、流路材は、長さ方向において不連続であってもよい。このような流路材の形態としては、例えば、図５〜図１２の流路材を長さ方向において、複数の部分に分割して得られる形態が挙げられる。つまり、長さ方向に並んだ一連の流路材が、全体として、上記（ｉ）の条件を満たしていればよい。また、長さ方向に並んだ一連の流路材のうち、第１端の最も近くに配置された流路材が、第２端の最も近くに配置された流路材よりも厚く形成されていれば、その一連の流路材は上記（ｉｉ）の条件を満たす。
【００７２】
流路材３の厚みは、長さ方向の第２端から第１端にかけて単調に増加していてもよい。「単調に増加する」とは、長さ方向における第２端からの距離に対する流路材の厚みをプロットして得られるグラフ（図中のy-z平面における流路材の上面を示す線）において、厚みが減少しない、つまり傾きが負にならないことを示す。よって、図５に示す形態のように、第２端からの距離に対して厚みをプロットしたグラフにおいて、距離に対して厚みが一定の傾きで増加する場合；図６に示すように傾きが増加する場合；および図８に示すように階段状に厚みが増加する場合は、「単調に増加する」形態に含まれる。このように厚みが単調に増加することで、巻囲がより容易となる。特に、図５または図６のように、第２端からの距離に対する厚みの傾きが常に０より大きいことが好ましい。
【００７３】
また、本発明の効果を損なわない範囲で、流路材の厚みは、１つまたは複数の変曲点を含んでいてもよい。つまり、第２端からの距離に対する厚みの傾きが、負になる箇所が存在してもよい。
【００７４】
また、流路材３の厚みが、分離膜長さ方向において最大となる箇所は、分離膜の長さ方向の一端から長さ方向に対して３０％以内にあることが好ましい。厚みが最大となる箇所が一端から３０％以内にあることで、分離膜エレメントとした際に、流動抵抗を大きく低減することができる。より好ましくは１５％以内、さらに好ましくは５％以内である。
【００７５】
流路材３の厚みの、分離膜長さ方向における最大値と最小値の差は１μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましい。この範囲であれば、流路材３の厚みが長さ方向で異なっていても、分離膜エレメントの作製、運転にあたって不都合は生じない。差が６００μｍ以下であることで、運転を繰り返しても、分離膜の透過側同士の接着部分における分離膜本体と接着剤との剥がれが生じにくく、分離膜エレメント性能の低下を抑制することができる。
【００７６】
流路材３の厚みは、例えば、市販の厚み測定器を用いて、長さ方向の分布を、１００μｍ刻みで連続的に測定することができる。
流路材３の間隔ｂは、流路５の幅に相当する。間隔が大きいと、流路が広くなるため、圧力損失は小さくなるという利点がある。その一方で、間隔が小さいと、膜落ち込みが生じにくくなるという利点がある。それらのバランスから、間隔は２００〜１５００μｍであることが好ましく、この範囲であれば、膜落ち込みを防止できるうえに、圧力損失を小さくすることができる。より好ましくは３００〜１０００μｍであり、さらに好ましくは４００〜８００μｍである。
【００７７】
流路材３の幅ｄは大きいと、分離膜エレメントの運転時に流路材３に圧力がかかっても、流路材の形状を保持することができ透過側流路が安定的に形成される。小さいと、透過流体の流路となる幅が相対的に大きくなるために、透過流体の流速を小さくすることができるため、流動抵抗を小さくすることができる。幅は、好ましくは１０μｍ以上１０００μｍ以下である。幅が１０００μｍ以下であることで、透過側の流路を十分確保することができる。
【００７８】
流路材３は、長さ方向に対して略平行に設けられている。また、流路材３の間隔ｂと流路材３の幅ｄの和は略一定である場合、流路材３の幅ｄが大きくなれば、隣り合う流路材３の間隔ｂが小さくなり、流路材３の幅ｄが小さくなれば、隣り合う流路材３の幅ｄが大きくなる。すなわち、流路材３の幅ｄが小さくなり、隣り合う流路材３の間隔ｂ大きくなれば、流路が大きくなり流動抵抗は小さくなるものの、圧力に対する形状保持性が低下する。
【００７９】
本実施形態の分離膜エレメントにおいては、分離膜の長さ方向第１端側における流路材３の幅は、第２端側における幅よりも小さくなっていてもよい。すなわち、分離膜エレメントに巻囲した際に、巻囲方向外側において、流路材の幅内側の方が小さくなっていてもよい。そうすることにより、隣り合う流路材３の間隔ｂは巻囲方向外側よりも内側の方が大きくなり、流路材の圧力に対する形状保持性を保ったまま、透過流体の流量の多い内側領域における流動抵抗を低減することができる。
【００８０】
このような形態の例が、図１１および図１２に示される。図１１および図１２において、流路材の幅は、第１端から第２端にかけて、単調に増加する。また、図１１では、流路材の幅は第１端から第２端にかけて徐々に変化しており、図１２では、流路材の幅は、段状に変化している。
【００８１】
流路材３の間隔ｂは、ある分離膜幅方向位置における１つの断面内で、１つの流路５の幅の最大値と最小値の平均値を測定し、その平均値を算出する。図２に示すように、長さ方向に垂直な断面において、流路材３は上が細く下が太い台形状を示す場合、まず、隣接する２つの流路材３の上部間の距離と下部間の距離を測定して、その平均値を算出する。分離膜長さ方向に均等に３０分割した箇所の各断面において、流路材３の間隔を測定してこの平均値を算出し、内側１５箇所および外側１５箇所の値の相加平均値を算出する。
【００８２】
流路材３の幅ｄは、ある分離膜幅方向位置における１つの断面内で、１つの流路材３の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図２に示すような上部が細く下部が太い流路材３においては、流路材下部の幅と上部の幅を測定し、その平均値を算出する。分離膜長さ方向に均等に３０分割した箇所の各断面において、流路材３の幅を測定してこの平均値を算出し、内側１５箇所および外側１５箇所の値の相加平均値を算出する。
【００８３】
透過側流路材３の間隔ｂや幅ｄは、マイクロスコープなどで計測できる。
【００８４】
透過側に設けられた流路材３の厚み、幅および形状は、例えば、グラビアロールを所定の形状に彫刻することや、ホットメルト加工法で、処理温度や選択するホットメルト用の樹脂、クリアランス、吐出量等を変更することで、要求される分離特性や透過性能の条件を満足できるように自由に調整することができる。
【００８５】
透過側に設けられた流路材３が、分離膜エレメントに組み込まれたときに、透過流体の良好な回収率を得るために、透過側の流路は、分離膜１の一端から他端まで連続するように設けられていてもよい。このような構成の一例として、流路５は長さ方向において連続的に形成されている。このような流路５は、複数の流路材３が幅方向において不連続に配置されていることによって形成される。
【００８６】
従来のトリコットのような流路材は編み物であるため、その高低差の全てを溝として活用できないが、流路材３ではその高低差の全てが流路の溝として活用できるため、トリコットの厚みと流路材３の厚みとが同じであっても厚み方向の流路が広くなり、圧力損失が小さくなるため、分離膜エレメントの造水量が増加する。
【００８７】
流路材３は分離膜中に、より具体的には基材中に、流路材３の成分が含浸していてもよい。分離膜の基材側、すなわち透過側に流路材３を配置すると、分離膜の裏側から表側に向かって流路材３の含浸が進行する。含浸が進行するにつれて流路材３と基材との接着が強固になり、加圧ろ過しても流路材３が基材から剥離しにくくなる。
【００８８】
ただし、流路材３の成分が基材に浸透し、多孔性支持層の分離機能層の近傍まで含浸していると、加圧ろ過した際に含浸した流路材３が分離機能層を破壊することがある。そのため、流路材３の成分が基材に含浸している場合、基材の厚みに対する流路材の含浸厚みの割合（すなわち含浸率）は、５〜９５％の範囲であることが好ましく、１０〜８０％の範囲であることがより好ましく、２０〜６０％の範囲であることがさらに好ましい。なお、含浸厚みとは、１つの断面において、１つの流路材３に対応する含浸部の厚みの最大値を意味する。
【００８９】
流路材３の含浸厚みは、例えば、流路材３を構成する材料の種類（より具体的には樹脂の種類）および／または材料の量を変更することで、調整可能である。
【００９０】
なお、流路材３の含浸部を含む基材を示差走査熱量測定といった熱分析に供することにより、基材とは別に流路材３の成分に起因するピークが得られれば、流路材３が基材に含浸していることを確認することができる。
【００９１】
流路材３の基材への含浸率は、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡により、流路材３が存在する分離膜の断面を観察して流路材３含浸厚みと基材厚みを算出することができる。例えば走査型電子顕微鏡で観察するのであれば分離膜を流路材３と共に深さ方向に切断し、断面を走査型電子顕微鏡で観察して、含浸厚みと基材厚みを測定する。そして、基材で流路材が最も含浸している最大含浸厚みと基材厚みとの比から算出できる。なお、含浸深さを算出する場合の「基材厚み」とは、最大含浸厚みを測定した部分に対応する基材の厚みである。
【００９２】
〔２．分離膜エレメント〕
（２−１）概要
図３に示すように、分離膜エレメント１００は、集水管９と、上述したいずれかの構成を備え、集水管９の周囲に巻回された分離膜１を備える。また、分離膜エレメント１００は、図示しない端板等の部材をさらに備える。
【００９３】
（２−２）分離膜
分離膜１は、集水管９の周囲に巻回されており、幅方向が集水管９の長手方向に沿うように配置される。その結果、分離膜１は、長さ方向が巻回方向に沿うように配置される。
【００９４】
よって、流路材３は、分離膜１の透過側の面２２において、少なくとも集水管９の長手方向に不連続状に配置される。つまり、流路５は、巻回方向において分離膜の外側端部から内側端部まで連続するように形成される。その結果、透過水が中心パイプへ到達し易く、すなわち流動抵抗が小さくなるので、大きな造水量が得られる。
【００９５】
「巻回方向の内側」及び「巻回方向の外側」は、図３に示す通りである。つまり、「巻回方向の内側端部」及び「巻回方向の外側端部」とはそれぞれ、分離膜１において集水管９に近い方の端部、及び遠い方の端部に該当する。
【００９６】
上述したように、流路材は分離膜の縁まで達していなくてもよいので、例えば、巻回方向における封筒状膜の外側端部、及び集水管長手方向における封筒状膜の端部では、流路材が設けられていなくてもよい。
【００９７】
図４に示すように、分離膜はリーフを形成する。リーフとは、巻回しやすい長さに切断された２枚一組の分離膜である。リーフでは、分離膜１供給側の面２１が、供給側流路材６を挟んで他の分離膜７の供給側の面７１と対向するように配置される。分離膜エレメント１００において、互いに向かい合う分離膜の供給側の面の間には供給側流路が形成され、透過側の面の間には透過側流路が形成される。
【００９８】
さらにリーフ４が重ねられることで、分離膜１と、分離膜１の透過側の面２２に対向する他のリーフ４の分離膜７とが、封筒状膜を形成する。封筒状膜において、向かい合う透過側の面の間は、透過水が集水管９に流れるように、分離膜の長方形状において、巻回方向内側の一辺のみにおいて開放され、他の三辺においては封止される。透過水はこの封筒状膜によって供給水から隔離される。
【００９９】
封止としては、接着剤またはホットメルトなどにより接着されている形態、加熱またはレーザなどにより融着されている形態、およびゴム製シートが挟みこまれている形態が挙げられる。接着による封止は、最も簡便で効果が高いために特に好ましい。
【０１００】
また、分離膜の供給側の面において、巻回方向における内側端部は、折りたたみ又は封止により閉じられている。分離膜の供給側面が、折り畳まれているのではなく封止されていることで、分離膜の端部における撓みが発生しにくい。折り目近傍での撓みの発生が抑制されることで、巻囲したときに分離膜間での空隙の発生およびこの空隙によるリークの発生が抑制される。
【０１０１】
なお、互いに対向する分離膜は、同じ構成を備えてもよいし、異なる構成を備えてもよい。すなわち、分離膜エレメントにおいて、向かい合う２枚の透過側の面のうち、少なくとも一方に上述の透過側流路材が設けられていればよいので、透過側流路材を備える分離膜と、備えない分離膜とが交互に重ねられていてもよい。ただし、説明の便宜上、分離膜エレメントおよびそれに関係する説明においては、「分離膜」は、透過側流路材を備えない分離膜（たとえば分離膜本体と同じ構成を備える膜）を含む。
【０１０２】
透過側の面において、または供給側の面において、互いに対向する分離膜は、２枚の異なる分離膜であってもよいし、１枚の膜が折りたたまれたものであってもよい。
【０１０３】
（２−３）集水管
図３において、集水管９は、その中を透過水が流れるように構成されていればよく、材質、形状、大きさ等は特に限定されない。集水管９としては、例えば、複数の孔が設けられた側面を有する円筒状の部材が用いられる。
【０１０４】
（２−４）供給側流路材
分離膜エレメントは、分離膜本体の供給側の面に対向するように配置された供給側の流路材を備えてもよい。供給側流路材は、分離膜本体２に原流体を供給する流路を形成するように形成されていればよく、原流体の濃度分極を抑制するために、原流体の流れを乱すように設けられていることが好ましい。
【０１０５】
供給側流路材は、フィルムやネットといった連続形状を有している部材であってもよいし、あるいは分離膜本体に対して０より大きく１未満である投影面積比を示す不連続形状を有するものであってもよい。また、供給側流路材は分離膜とは別に設けられる部材であってもよいし、分離膜と一体として形成されていてもよい。
【０１０６】
なお、供給側流路材の素材は特に限定されず、分離膜と同素材であっても異素材であっても良い。
【０１０７】
供給側流路では、流路を安定に形成することも重要であるが、通過する流体が透過側流路よりも多量であるため圧力損失を低減することが最も重要である。そのため、供給側流路材の投影面積比は０．０３〜０．５であることが好ましく、より好ましくは０．１〜０．４、さらに好ましくは、０．１５〜０．３５である。
【０１０８】
しかしながら、分離膜の供給側表面の高低差が深すぎると圧力損失が小さくなるが、エレメント化した場合にベッセルに充填できる膜面積が小さくなる。高低差が小さいと流路の圧力損失が大きくなり、分離特性や水透過性能が低下してしまう。そのため、エレメントの造水能力が低下し、造水量を増加させるための運転コストが高くなる。従って、上述した各性能のバランスや運転コストを考慮すると、分離膜においては、分離膜の供給側表面の高低差は８０〜２０００μｍであってもよく、好ましくは２００〜１０００μｍである。
【０１０９】
分離膜の供給側表面の高低差は、上述した分離膜透過側の高低差の場合と同手法で求めることができる。
【０１１０】
同様の理由から溝幅は好ましくは０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、ピッチは溝幅の１０分の１倍以上５０倍以下の間で適宜設計すると良い。溝幅とは高低差が存在する表面で沈下している部位のことであり、ピッチとは、高低差が存在する表面における高い箇所の最も高いところから近接する高い箇所の最も高い箇所までの水平距離のことである。
【０１１１】
エンボス加工によって凸となる部分の投影面積比は、供給側流路材の場合と同様の理由から、０．０３以上０．５以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．１０以上０．４０以下、特に好ましくは、０．１５以上０．３５以下である。
【０１１２】
（２−５）透過側流路
上述したように、透過側流路は、分離膜本体上に設けられた透過側流路材によって形成される。
【０１１３】
〔３．分離膜エレメントの製造方法〕
分離膜エレメントの製造には、従来のエレメント製作装置を用いることができる。また、エレメント作製方法としては、参考文献（特公昭４４−１４２１６、特公平４−１１９２８、特開平１１−２２６３６６）に記載される方法を用いることができる。詳細には以下の通りである。
【０１１４】
（３−１）分離膜本体の製造
分離膜本体の製造方法については上述したが、簡単にまとめると以下のとおりである。
【０１１５】
良溶媒に樹脂を溶解し、得られた樹脂溶液を基材にキャストして純水中に浸漬して多孔性支持層と基材を複合させる。その後、上述したように、多孔性支持層上に分離機能層を形成する。さらに、必要に応じて分離性能、透過性能を高めるべく、塩素、酸、アルカリ、亜硝酸などの化学処理を施し、さらにモノマー等を洗浄し分離膜本体の連続シートを作製する。
【０１１６】
（３−２）供給側流路材の配置
供給側流路材が、ネット等の連続的に形成された部材である場合は、分離膜と供給側流路材とを重ね合わせることで、供給側流路を形成することができる。
【０１１７】
また、分離膜に樹脂を直接塗布することで、不連続な、または連続な形状を有する供給側流路材を形成することができる。分離膜本体に固着された供給側流路材によって形成される場合も、供給側流路材の配置が分離膜の製造方法の一部と見なされてもよい。
【０１１８】
また、分離膜本体を凹凸加工することで、流路を形成してもよい。凹凸加工法としては、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法が挙げられる。エンボス加工の条件、エンボス加工形状等は、求められる分離膜エレメントの性能等に応じて変更可能である。この凹凸加工は、分離膜の製造方法の一部と見なされてもよい。
【０１１９】
（３−３）透過側流路の形成
上述したように、透過側流路は、分離膜本体上に設けられた透過側流路材によって形成される。流路材を配置する方法は特に限定されないが、ロール型コーター、ノズル型のホットメルトアプリケーター、スプレー型のホットメルトアプリケーター、フラットノズル型のホットメルトアプリケーター、グラビア法、押出型コーター、印刷、噴霧などを用いることができる。
【０１２０】
透過側流路材は、透過側流路材と分離膜本体の基材側表面の高低差が大きい側が分離膜の巻回方向内側となるように形成、配置される。
【０１２１】
（３−４）分離膜の積層および巻回
１枚の分離膜を透過側面が内側を向くように折り畳んで貼り合わせることで、または２枚の分離膜を透過側面が内側を向くように重ねて貼り合わせることで、封筒状膜が形成される。上述したように、封筒状膜は三辺が封止される。封止は、接着剤またはホットメルト等による接着、熱またはレーザによる融着等により実行できる。
【０１２２】
封筒状膜の形成に用いられる接着剤は、粘度が４０ＰＳ以上１５０ＰＳ以下の範囲内であることが好ましく、さらに５０ＰＳ以上１２０ＰＳ以下がより好ましい。分離膜にしわが発生すると、分離膜エレメントの性能が低下することがあるが、接着剤粘度が、１５０ＰＳ以下であることで、分離膜を集水管に巻囲するときに、しわが発生しにくくなる。また、接着剤粘度が４０ＰＳ以上である場合、分離膜間からの接着剤の流出が抑制され、不要な部分に接着剤が付着する危険性が低下する。
【０１２３】
接着剤の塗布量は、分離膜が集水管に巻囲された後に、接着剤が塗布される部分の幅が１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であるような量であることが好ましい。これによって、分離膜が確実に接着されるので、原流体の透過側への流入が抑制される。また、有効膜面積も比較的大きく確保することができる。
【０１２４】
接着剤としてはウレタン系接着剤が好ましく、粘度を４０ＰＳ以上１５０ＰＳ以下の範囲とするには、主剤のイソシアネートと硬化剤のポリオールとが、イソシアネート：ポリオール＝１：１〜１：５の割合で混合されたものが好ましい。接着剤の粘度は、予め主剤、硬化剤単体、及び配合割合を規定した混合物の粘度をＢ型粘度計（ＪＩＳ  Ｋ  ６８３３）で測定される。
【０１２５】
こうして接着剤が塗布された分離膜は、封筒状膜の閉口部分が巻回方向内側に位置するように配置され、集水管の周囲に分離膜を巻きつけられる。こうして、分離膜がスパイラル状に巻回される。
【０１２６】
（３−５）その他の工程
分離膜エレメントの製造方法は、上述のように形成された分離膜の巻回体の外側に、フィルムおよびフィラメント等をさらに巻きつけることを含んでいてもよいし、集水管の長手方向における分離膜の端を切りそろえるエッジカット、端板の取り付け等のさらなる工程を含んでいてもよい。
【０１２７】
４．分離膜エレメントの利用
分離膜エレメント１００に供給された原流体は、分離膜１の供給側の面２１に供給される。原流体の一部が分離膜１を透過することで、原流体は透過流体と濃縮流体とに分離される。透過流体は、封筒状膜の内側、つまり向かい合う２つの透過側の面２２の間を流れて、集水管９に到達する。集水管９内を流れた透過流体は集水管９の端部から分離膜エレメント１００の外に排出される。濃縮流体は、向かい合う２つの供給側の面２１の間を流れ、分離膜エレメント１００の端部から流出する。
【０１２８】
分離膜エレメントは、直列または並列に接続されて圧力容器に収納されることで、分離膜モジュールとして使用可能である。
【０１２９】
また、上記の分離膜エレメント、モジュールは、それらに流体を供給するポンプや、その流体を前処理する装置などと組み合わせて、流体分離装置を構成することができる。この分離装置を用いることにより、例えば原水を飲料水などの透過水と膜を透過しなかった濃縮水とに分離して、目的にあった水を得ることができる。
【０１３０】
流体分離装置の運転圧力は高い方が塩除去性は向上するが、運転に必要なエネルギーも増加すること、また、複合半透膜の耐久性を考慮すると、複合半透膜に被処理水を透過する際の運転圧力は、０．２ＭＰａ以上、５ＭＰａ以下が好ましい。なお、運転圧力とはいわゆる膜間圧力差（trans membrane pressure）である。供給水温度は、高くなると塩除去性が低下するが、低くなるにしたがい膜透過流束も減少するので、５℃以上、４５℃以下が好ましい。また、供給水ｐＨは、高くなると海水などの高塩濃度の供給水の場合、マグネシウムなどのスケールが発生する恐れがあり、また、高ｐＨ運転による膜の劣化が懸念されるため、中性領域での運転が好ましい。
【０１３１】
複合半透膜によって処理される原水としては、海水、かん水、排水等の５００ｍｇ／Ｌ〜１００ｇ／ＬのＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ：総溶解固形分）を含有する液状混合物が挙げられる。一般に、ＴＤＳは総溶解固形分量を指し、「質量÷体積」で表されるか、１Ｌを１ｋｇと見なして「重量比」で表される。定義によれば、０．４５ミクロンのフィルターで濾過した溶液を３９．５〜４０．５℃の温度で蒸発させ残留物の重さから算出できるが、より簡便には実用塩分から換算する。
【実施例】
【０１３２】
以下に実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【０１３３】
（流路材の厚み）
流路材の長さ方向の厚み分布を、厚み測定器（ＫＧ６０１Ａ）を用いて測定した。具体的には、１０００μｍ／ｓの速度で分離膜を長さ方向に搬送しながら、幅方向において一定の位置で、長さ方向に０．１ｓ刻み（すなわち１００μｍ刻み）で透過側流路材の厚みを測定した。幅方向において異なる１０箇所の位置で、同様にして長さ方向に０．１ｓ刻みで厚みを測定した。こうして得られた１０箇所の測定結果から得られる平均値によって、長さ方向における厚みの分布を表した。
さらに、分離膜長さ方向に均等に２分割した２つの領域内にて得られた測定箇所数分の厚みの平均値を算出し、分離膜巻囲方向の外側および内側の厚みの平均値とした。最大値および最小値は各領域内の厚みの最大値と最小値を示した。また、２つの領域におけるそれぞれの最大値のうち大きい方と最小値のうち小さい方の差を、最大差として示した。
【０１３４】
（最厚部の位置）
流路材と分離膜本体の基材側表面との高低差において、膜長さ方向において最も高低差の大きい位置を長さ方向に巻囲方向の内側から外側にかけて、内側端部からの位置を百分率で表した。すなわち、内側端部で０％、膜長さを二等分する箇所で５０％、外側端部では１００％である。
【０１３５】
（内側投影面積比）
内側領域の投影面積比は、流路材の膜長さ方向における長さを二等分する直線の内側と外側における、膜面に垂直かつ膜長さ方向に平行な平面に対する、流路材の投影像の面積を算出し、（内側の面積）／（（内側の面積）＋（外側の面積））で算出される。流路材の投影像の面積は、上述の方法により算出した流路材の厚みを膜長さ方向に積分することによって算出される。
【０１３６】
（流路材の間隔、幅）
走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００）（日立製作所製）を用いて、任意の透過側流路材の断面を５００倍で写真撮影した。撮影された写真において、透過側流路材の幅および、幅方向における間隔を測定した。分離膜長さ方向に均等に３０分割し、分離膜長さ方向に均等に２分割した２つの領域内それぞれにおける１５箇所ずつの平均値を示した。さらに、各領域内それぞれにおける幅の最大値と最小値を示した。また、２つの領域それぞれにおける幅の最大値のうち大きい方と最小値のうち小さい方の差を、最大差として示した。
【０１３７】
（長期運転性）
運転３分と停止３分のサイクルを繰り返し、１回目と１００００回目での脱塩率の比であり、（１００−（１回目の脱塩率））／（１００−（１００００回目の脱塩率））で表現でき、数値が小さいほど脱塩率の低下が小さい分離膜エレメントとなる。
【０１３８】
（造水量）
供給水として、濃度１５００ｍｇ／ＬかつｐＨ６．５の食塩水を用い、運転圧力０．７５ＭＰａ、運転温度２５℃の条件下で運転を行ったときの、１つの分離膜エレメントにより得られた１日あたりの透水量を、造水量（ｍ３／日）として表した。
【０１３９】
（脱塩率（ＴＤＳ除去率））
上記造水量の測定時と同様の操作によって得られた透過水の電気伝導度を測定し、ＴＤＳ濃度を算出した。この透過水のＴＤＳ濃度と、供給水のＴＤＳ濃度を、下記式に当てはめることで、ＴＤＳ除去率を算出した。
ＴＤＳ除去率（％）＝１００×｛１−（透過水中のＴＤＳ濃度／供給水中のＴＤＳ濃度）｝
（実施例１）
ポリエチレンテレフタレート繊維から抄紙法で得られた不織布（糸径は１デシテックス、厚み：９０μｍ、通気度：０．９ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、繊維配向度：多孔性支持層側表層で４０°であり、多孔性支持層とは反対側の表層で２０°である。）上にポリスルホンの１５．０重量％のＤＭＦ溶液を１８０μｍの厚みで室温（２５℃）にてキャストし、ただちに純水中に浸漬して５分間放置することによって、厚さ１３０μｍの繊維補強ポリスルホン支持膜ロールを作製した。
【０１４０】
その後、支持膜ロールを巻き出し、ポリスルホン表面に、ｍ−ＰＤＡの１．６重量％、ε−カプロラクタム４．５重量％水溶液を塗布し、エアーノズルから窒素を吹き付け支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた後、トリメシン酸クロリド０．０６重量％を含む２５℃のｎ−デカン溶液を表面が完全に濡れるように塗布した。その後、膜から余分な溶液をエアブローで除去し、８０℃の熱水で洗浄して、エアブローで液切りして分離膜ロールを得た。
【０１４１】
次いで、溝幅および線幅がそれぞれ４００μｍ、円周方向に溝高さの異なるように彫刻されたグラビアロールを用いて、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（７０３Ａ）を、樹脂温度１２５℃、走行速度３ｍ／ｍｉｎで、分離膜本体の透過側表面に塗布した。
【０１４２】
集水管の長手方向に対して垂直になり、かつ巻回方向の内側端部から外側端部まで連続的に直線状に塗布することで、幅方向に平行な断面の形状が台形状である透過側流路材を形成した。このようにして得られた部材を表では「壁状部材」と表する。
【０１４３】
得られた流路材の厚みは、図５のように巻回方向に直線的に変化しており、一端において８０μｍ、他端においては４８０μｍであり、間隔および幅は４００μｍで一定であった。
【０１４４】
そして、供給側の面が対向するように分離膜を折り畳むことで、分離膜エレメントでの有効面積が３７ｍ２になるように、ネット（厚み：８００μm、ピッチ：５ｍｍ×５ｍｍ、繊維径：３８０μｍ、投影面積比：０．１５）を供給側流路材として、リーフ長さ８５０ｍｍ、リーフ幅：９３０ｍｍのリーフ状物を２６枚作製した。
【０１４５】
こうして得られた２６枚のリーフ状物をＡＢＳ製集水管（幅：１０２０ｍｍ、径：３０ｍｍ、孔数４０個×直線状１列）にスパイラル状に巻き付けた。さらに、外周にフィルムを巻き付け、テープで固定した後に、エッジカット、端板の取りつけ、フィラメントワインディングを行うことで、８インチエレメントを作製した。
【０１４６】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転したところ、造水量および脱塩率は、４４．９ｍ３／日および９８．５％であった。なお、上記運転の回収率は１５％であった。
【０１４７】
表１および表２に、実施例ならびに比較例のエレメント構成、およびエレメント性能をまとめて示す。
【０１４８】
（実施例２）
流路材を、その厚みが、外側端において２０μｍ、内側端においては５４０μｍとなるように形成した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率は４４．４ｍ３／日および９８．５％であった。
【０１４９】
（実施例３）
実施例１と同様に、円周方向に溝高さの異なるグラビアロールを用いて、分離膜の透過側の面に塗布し、得られた流路材の厚みは、図５のように巻回方向外側から内側に向かって、単調に増加している。
直線的に変化しており、一端において１６０μｍ、他端においては４００μｍであった。
【０１５０】
それ以外は実施例１と同様に、分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率はそれぞれ、４４．８ｍ３／日および９８．５％であった。
【０１５１】
（実施例４）
実施例１と同様に、円周方向に溝高さの異なるグラビアロールを用いて、分離膜の透過側の面に塗布し、得られた流路材の厚みは、図６のように巻回方向に直線的に変化しており、一端において２２０μｍ、他端においては３４０μｍであった。
【０１５２】
それ以外は実施例１と同様に、分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率はそれぞれ、４４．７ｍ３／日および９８．５％であった。
【０１５３】
（実施例５）
実施例１と同様に、円周方向に溝高さの異なるグラビアロールを用いて、分離膜の透過側の面に塗布し、得られた流路材の厚みは、図７に示すように曲線的に変化しており、長さ方向において二等分した際の外側の領域（領域A）の厚みの平均値が２５０μｍ、内側領域（領域B）の厚みの平均値が３１０μｍであった。
【０１５４】
それ以外は実施例１と同様に、分離膜エレメントの作製および運転を行った。造水量および脱塩率はそれぞれ、４４．９ｍ３／日および９８．５％であった。
【０１５５】
（実施例６）
円周方向のある点において溝高さが異なるグラビアロールを用いて、実施例１と同様に、分離膜の透過側の面に塗布し、得られた流路材の厚みは、図８に示すようにある点を境に階段状に変化しており、巻回方向に均等に２分割した際の内側領域の厚みが３８０μｍ、外側領域の厚みが１８０μｍであった。運転圧力を０．５ＭＰａとし、それ以外は実施例１と同様にして分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率は２９．２ｍ３／日および９８．３％であった。
【０１５６】
（実施例７）
溝幅および線幅がそれぞれ４００μｍ、円周方向に溝高さが異なるように彫刻されたグラビアロールを用いて、分離膜の透過側の面に塗布した。得られた流路材の厚みは、図９のようであった。それ以外は実施例１と同様にして分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率は４４．８ｍ３／日および９８．５％であった。
【０１５７】
（実施例８）
溝幅および線幅がそれぞれ４００μｍ、円周方向に溝高さが異なるように彫刻されたグラビアロールを用いて、分離膜の透過側の面に塗布した。得られた流路材の厚みは、図１０のようであった。それ以外は実施例１と同様にして分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率は４４．３ｍ３／日および９８．５％であった。
【０１５８】
（実施例９）
溝幅および線幅が円周方向に連続的に変化するように、また、円周方向に溝高さが異なるように彫刻されたグラビアロールを用いて、分離膜の透過側の面に塗布し、得られた流路材の厚みは、図５のように巻回方向に直線的に変化しており、一端において８０μｍ、他端においては４８０μｍであった。流路材の幅は、図１１のように巻回方向に直線的に変化しており、一端において５００μｍ、他端において３００μｍであった。それ以外は実施例１と同様にして分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率は４５．１ｍ３／日および９８．５％であった。
【０１５９】
（実施例１０）
溝幅および線幅が円周方向のある点において変化するように、また、円周方向に溝高さが異なるように彫刻されたグラビアロールを用いて、分離膜の透過側の面に塗布した。得られた流路材の厚みは、図５のように巻回方向に直線的に変化しており、一端において８０μｍ、他端においては４８０μｍであった。流路材の幅は、図１２のようにある点を境に階段状に変化しており、第１方向に均等に２分割した際の外側領域の厚みが４５０μｍ、内側領域の厚みが３５０μｍであった。それ以外は実施例１と同様にして分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率は４５．０ｍ３／日および９８．５％であった。
【０１６０】
（比較例１）
溝幅および線幅がそれぞれ４００μｍ、溝高さが２８０μｍのグラビアロールを用いて、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂（７０３Ａ）を、樹脂温度１２５℃、走行速度３ｍ／ｍｉｎで、分離膜本体の透過側表面に塗布した。得られた流路材の厚みは２８０μｍであり、溝幅および線幅は４００μｍであった。それ以外は実施例１と同様にして分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率は４４．０ｍ３／日および９８．５％であった。
【０１６１】
（比較例２）
円周方向のある点において溝高さが異なるグラビアロールを用いて、実施例１と同様に、分離膜の透過側の面に塗布した。得られた透過側流路材１０３の厚みは、図１３に示すようにある点を境に階段状に変化しており、第１方向に均等に２分割した際の内側領域の厚みが１８０μｍ、外側領域の厚みが３８０μｍであった。運転圧力を０．５ＭＰａとし、それ以外は実施例１と同様にして分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率は２８．１ｍ３／日および９８．３％であり、長期運転性も５．１であって、エレメントとしては十分な性能が得られなかった。
【０１６２】
（比較例３）
透過側流路材として、厚みが均一であるトリコット（厚み：２８０μｍ、溝幅：２００μｍ、畦幅：３００μｍ、溝深さ：１０５μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率は３７．４ｍ３／日および９８．１％であった。
【０１６３】
（比較例４）
透過側流路材として、外側に厚み：３４０μｍ、溝幅：２００μｍ、畦幅：３００μｍ、溝深さ：１７５μｍのトリコットを用い、内側に厚み：２２０μｍ、溝幅：２００μｍ、畦幅：３００μｍ、溝深さ：１０５μｍのトリコットを組み合わせて用いた以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントの作製、運転を行った。造水量および脱塩率は３７．８ｍ３／日および９８．１％であった。
【０１６４】
表１および表２に結果をまとめて示す。これらの結果から分かるように、本発明によると、透過側の流動抵抗を低減することができ、分離膜エレメント性能を十分に向上させることができる。
【０１６５】
【表１】
2014064973.tif 000003
【０１６６】
【表２】
2014064973.tif 000004
【符号の説明】
【０１６７】
A  第１端側領域
B  第２端側領域
１，７  分離膜
２  分離膜本体
３、１０３  透過側流路材
４  分離膜リーフ
５  透過側流路
６  供給側流路材
９  集水管
２１、７１  供給側の面
２２  透過側の面
１００  分離膜エレメント
【図１】
2014064973.tif 000005
【図２】
2014064973.tif 000006
【図３】
2014064973.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
2014064973.tif 000010
【図７】
2014064973.tif 000011
【図８】
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【図９】
2014064973.tif 000013
【図１０】
2014064973.tif 000014
【図１１】
2014064973.tif 000015
【図１２】
2014064973.tif 000016
【図１３】
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