(57)【要約】【課題】ポッティング樹脂の使用量の増大や装置の大型化等を招くことなく、中空状多孔質膜のポッティング樹脂からの引き抜き強度を高め、中空状多孔質膜の引抜けを防止できる中空状多孔質膜エレメントを提供する。【解決手段】外径が０．１ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である複数本の中空状多孔質膜１１の一端側又は両端側がポッティング樹脂２に埋め込まれて固定されており、複数本の中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側又は両端側が、該ポッティング樹脂２における中空状多孔質膜１１の長さ方向に沿った厚み１０ｍｍ当りで、各々、膜表面積で５５ｍｍ２以上が埋め込まれている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径が０．１ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である複数本の中空状多孔質膜の一端側又は両端側が固定用樹脂に埋め込まれて固定された中空状多孔質膜エレメントであって、
前記複数本の中空状多孔質膜が固定された少なくとも一端側について、該固定用樹脂における前記中空状多孔質膜の長さ方向に沿った厚み１０ｍｍ当り、中空状多孔質膜１本当りの膜表面積が５５ｍｍ２以上埋め込まれている、中空状多孔質膜エレメント。
【請求項２】
前記複数本の中空状多孔質膜は、外表面がポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる多孔質膜であり、内部にポリエステルからなる中空状の支持体を有する、請求項１に記載の中空状多孔質膜エレメント。
【請求項３】
前記複数本の中空状多孔質膜の一端側又は両端側が、少なくとも一部に屈曲部を有している、請求項１又は請求項２に記載の中空状多孔質膜エレメント。
【請求項４】
前記複数本の中空状多孔質膜の一端側又は両端側が、折り込まれるように前記固定用樹脂に埋め込まれている、請求項１又は請求項２に記載の中空状多孔質膜エレメント。
【請求項５】
前記複数本の中空状多孔質膜の一端側又は両端側の折り込み幅が、該中空状多孔質膜の外径を除いて、０ｍｍ超５ｍｍ以下である、請求項４に記載の中空状多孔質膜エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空状多孔質膜エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
中空状多孔質膜エレメントは、例えば、無菌水、飲料水、高度純水の製造や、空気の浄化等の多くの用途に使用されている。近年、これらの用途に加えて、中空状多孔質膜エレメントは、下水処理場における２次処理、３次処理や、浄化槽における固液分離、産業廃水中のＳＳ（懸濁物質）の固液分離など処理のための高汚濁性水濾過にも用いられるようになっている。
【０００３】
一般的に、中空状多孔質膜エレメントとしては、複数の中空状多孔質膜の一端側又は両端側が開口を有している収束体が知られている。そして、中空状多孔質膜エレメントの一端側又は両端側が開口を有した状態でハウジング内に固定された構造の中空状多孔質膜モジュールが、上記のような水処理の用途で用いられている（例えば、特許文献１，２を参照）。
【０００４】
上記構造の中空状多孔質膜エレメントを製造する際には、まず、複数本の中空状多孔質膜を引き揃え、その端部を容器内に挿入する。次いで、容器内に液状の樹脂（固定用樹脂；ポッティング樹脂）を注入して硬化させることにより、中空状多孔質膜の端部同士を固定して一体化し、中空状多孔質膜の集束体とする。次いで、容器を中空状多孔質膜の集束体から取り外し、固定用樹脂で一体化された部分の中空状多孔質膜を樹脂ごと切断することで、複数の中空状多孔質膜の端部が開口した中空状多孔質膜エレメントを得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１５５５６４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／００３１３０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような構造を有する中空状多孔質膜エレメントにおいては、その濾過性能の維持や耐久性の観点から、中空状多孔質膜がポッティング樹脂から引き抜けるのを防止するため、これらの間の固定強度（引き抜き強度）を高めることが重要となる。ここで、特許文献１には、中空状多孔質膜の固定方法として、上記のような、中空状多孔質膜の片側部あるいは両端部がハウジング材の固定部材で開口を保ちつつ固定される構成が開示されている。しかしながら、特許文献１には、中空状多孔質膜がポッティング樹脂から引き抜けるのを防止可能な固定方法の詳細については言及されていない。
【０００７】
また、特許文献２に記載されたような外径の比較的小さい中空状多孔質膜を用いた場合には、固定部における中空状多孔質膜の表面とポッティング樹脂との接触面積が小さくなるため、中空状多孔質膜の引き抜き強度が小さくなるという問題がある。例えば、図６の断面図に示す従来中空状多孔質膜エレメント１００のように、外径の小さな中空状多孔質膜１１１とポッティング樹脂１１２との接触面積は非常に小さなものとなるため、中空状多孔質膜１１１の引き抜き強度が小さくなる。このように、ポッティング樹脂に固定された中空状多孔質膜の引き抜き強度が小さいと、使用中に水圧等で受ける負荷により、中空状多孔質膜がポッティング樹脂から引き抜けるおそれがある。また、こうした外径の小さな中空状多孔質膜ではアルカリなどの薬品洗浄した際に、ポッティング樹脂の加水分解により引抜強度が低下することで引き抜け易くなる問題もあった。ここで、例えば、ポッティング樹脂への中空状多孔質膜の埋め込み深さ（ポッティング深さ）を大きく確保することで、引き抜き強度を大きくする方法も考えられるが、この場合には、ポッティング樹脂の使用量の増大によるコストアップや、装置が大型化する等の問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、ポッティング樹脂の使用量の増大や装置の大型化等を招くことなく、中空状多孔質膜とポッティング樹脂との間の固定強度（引き抜き強度）を高め、中空状多孔質膜がアルカリ洗浄した場合でも引き抜けるのを防止することが可能な中空状多孔質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】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた。この結果、固定用樹脂の所定の厚み寸法に対する、埋め込まれた中空状多孔質膜の膜表面積が所定以上となるように構成することが、外径の小さな中空状多孔質膜を用いた場合でも引き抜き強度が効果的に向上することを知見した。具体的な一例として、中空状多孔質膜が屈曲部を有した状態で固定用樹脂中に埋め込むことで、ポッティング深さを大きく確保しなくとも、膜表面と固定用樹脂の接触面積を大きくすることができ、引き抜き強度が向上することを知見した。しかも、中空状多孔質膜の汚染時にアルカリ洗浄した場合においても引抜き防止の効果があることを知見した。これにより、中空状多孔質膜が固定用樹脂から引き抜けるのを確実に防止でき、且つ、コンパクトな中空状多孔質膜エレメントを安価に提供することが可能になることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は、以下の態様を包含する。
【００１０】
本発明の中空状多孔質膜エレメントは、外径が０．１ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である複数本の中空状多孔質膜の一端側又は両端側が固定用樹脂に埋め込まれて固定された中空状多孔質膜エレメントであって、前記複数本の中空状多孔質膜が固定された少なくとも一端側について、該固定用樹脂における前記中空状多孔質膜の長さ方向に沿った厚み１０ｍｍ当り、中空状多孔質膜１本当りの膜表面積が５５ｍｍ２以上埋め込まれているものである。
ここで、前記複数本の中空状多孔質膜は、外表面がポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる多孔質膜であり、内部にポリエステルからなる中空状の支持体を有することが望ましい。
また、前記複数本の中空状多孔質膜の一端側又は両端側が、少なくとも一部に屈曲部を有していることが望ましい。
または、前記複数本の中空状多孔質膜の一端側又は両端側が、折り込まれるように前記固定用樹脂に埋め込まれていることが望ましい。
さらに、前記複数本の中空状多孔質膜の一端側又は両端側の折り込み幅が、該中空状多孔質膜の外径を除いて、０ｍｍ超５ｍｍ以下であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る中空状多孔質膜エレメントによれば、外径が０．１ｍｍ以上１．８ｍｍ以下である複数本の中空状多孔質膜の一端側又は両端側について、固定用樹脂における中空状多孔質膜の長さ方向に沿った厚み１０ｍｍ当り、各々、膜表面積で５５ｍｍ２以上が埋め込まれた構成を採用することにより、ポッティング深さを大きくすることなく、埋め込まれた中空状多孔質膜の表面と固定用樹脂との接触面積を大きく確保できる。これにより、外径の小さな中空状多孔質膜を用いた場合でも、中空状多孔質膜と固定用樹脂との間の固定強度、即ち、引き抜き強度が大幅に向上する。しかも、中空状多孔質膜の汚染時にアルカリ洗浄した場合においても引抜きを防止できることを知見した。
従って、中空状多孔質膜が固定用樹脂から引き抜けるのを確実に防止でき、且つ、安価でコンパクトな構成の中空状多孔質膜エレメントを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る中空状多孔質膜エレメントを備える中空状多孔質膜モジュールの一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明に係る中空状多孔質膜エレメントを模式的に説明する図であり、中空状多孔質膜が固定用樹脂中に埋め込まれた状態の一例を示す縦断面図で、中空状多孔質膜の端部が折り込まれて固定用樹脂に固定された状態を示す図である。
【図３】本発明に係る中空状多孔質膜エレメントの製造方法を模式的に説明する図であり、中空状多孔質膜に折り込み形状を形成する方法の一例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る中空状多孔質膜エレメントの製造方法を模式的に説明する図であり、中空状多孔質膜に折り込み形状を形成する方法の一例を示す概略図である。
【図５】本発明に係る中空状多孔質膜エレメントを模式的に説明する図であり、中空状多孔質膜の横断面構造を示す断面図である。
【図６】従来の中空状多孔質膜エレメントにおける、中空状多孔質膜が固定用樹脂中に埋め込まれた状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る中空状多孔質膜エレメントの実施の形態を挙げ、図１〜図５を適宜参照しながら詳述する。なお、以下の説明で用いる各図面は、その特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１４】
＜中空状多孔質膜エレメント及び中空状多孔質膜モジュール＞
図１は、本発明に係る中空状多孔質膜エレメント１、及び、この中空状多孔質膜エレメント１を備える中空状多孔質膜モジュール１０の一例を模式的に説明する斜視図である。また、図２は、本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１の要部断面図で、中空状多孔質膜１１がポッティング樹脂（固定用樹脂）２中に埋め込まれた状態の一例を示す図である。
【００１５】
本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１は、図１及び図２に示すように、シート状に束ねられた複数本の中空状多孔質膜１１を備え、それらの一端側又は両端側（長さ方向の端部）がポッティング樹脂２に埋め込まれて固定されている。図２の断面図においては、図１中における上下方向で下側に配置された中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側が、ポッティング樹脂２中に埋め込まれた状態を示している。また、図１中においては図示を省略しているが、図１中における上下方向で上側に配置される中空状多孔質膜１１の他端側も、一端１１Ａ側と同様、ポッティング樹脂２中に埋め込まれて固定される。
【００１６】
即ち、本発明に係る中空状多孔質膜エレメント１とは、引き揃えた中空状多孔質膜１１の束を入れた容器（図示略）にポッティング樹脂（固定用樹脂）２を注入して固化させ、中空状多孔質膜１１の一端部同士を固定・一体化して中空状多孔質膜集束体とした後、容器から中空状多孔質膜の集束体を取り外し、固定用のポッティング樹脂２で一体化された部分の中空状多孔質膜１１を樹脂ごと切断し、各々の中空状多孔質膜１１の端部（図２中の１１Ａを参照）が開口した中空状多孔質膜束体のことをいう。
【００１７】
そして、本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１は、複数本の中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側、又は、この一端１１Ａを含む両端側が、ポッティング樹脂２に対して、このポッティング樹脂２における中空状多孔質膜１１の長さ方向に沿った厚みｔ＝１０ｍｍ当りで、各々、膜表面積で５５ｍｍ２以上が埋め込まれて構成される。
【００１８】
なお、図１に示す中空状多孔質膜モジュール１０は、本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１と、中空状多孔質膜エレメント１に備えられるシート状に束ねられた中空状多孔質膜１１の幅方向両側に配置される一対の支柱１７，１７と、中空状多孔質膜１１の両端部が埋め込まれたポッティング樹脂２及び一対の支柱１７，１７の両端部（長さ方向の端部）を固定するための２つのハウジング１２とを有して概略構成されている。また、中空状多孔質膜モジュール１０は、ハウジング１２内に、ポッティング樹脂２及び一対の支柱１７，１７の両端部を固定するためのハウジング内固定用樹脂１３を有している。
【００１９】
また、一般に、中空状多孔質膜モジュール１０は、後述するエアレーションによる洗浄効果を向上させることを目的として、通常、シート状に束ねられた中空状多孔質膜１１が若干の弛み（弛緩）を有し、例えば、中空状多孔質膜１１が長さ方向に対して０．１〜５％程度で弛んで弛緩するように構成される。
【００２０】
［中空状多孔質膜］
本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１においては、上述したように、複数本の中空状多孔質膜１１がシート状に束ねて用いられ、少なくとも一方の端部、図２に示す例では一端１１Ａが開口した状態とされている。
本実施形態で用いられる例の中空状多孔質膜１１は、図５に示す例のように、多孔質膜層（多孔質膜）１１ａと支持体１１ｂとを有し、例えば、外表面側に配される多孔質膜層１１ａが熱可塑性樹脂からなり、支持体１１ｂを、１．０％以下の伸縮伸張率を有する糸を筒状に加工したものから構成することができる。すなわち、図５に示す中空状多孔質膜１１は、支持体１１ｂの外周面に多孔質膜層１１ａが備えられたものである。
【００２１】
中空状多孔質膜１１の外径Ｄは、０．１ｍｍ以上１．８ｍｍ以下であり、０．５ｍｍ以上１．７５ｍｍ以下が好ましく、０．８ｍｍ以上１．７２ｍｍ以下がより好ましく、１．２ｍｍ以上１．７ｍｍ以下がさらに好ましい。
上記比較的小さい（細い）範囲にあることで、中空状多孔質膜１１を複数本用いて構成した中空状多孔質膜エレメント１において高集積化と必要な濾過面積の確保とを両立しやすくなる。
ここで、本実施形態で説明する中空状多孔質膜１１の外径Ｄとは、図５中に示すような多孔質膜層１１ａの平均外径のことをいう。即ち、中空状多孔質膜１１の外径Ｄとは、略円形状を有する中空状多孔質膜１１の断面において、円弧の一方から他方側に向けて円中心部を通るように引いた直線の平均長さのことを指す。実際に中空状多孔質膜１１の外径Ｄを測定する場合には、例えば、中空状多孔質膜１１のサンプルから略円形状の薄片を切り出し、切り出した薄片の断面を投影機でスクリーンに投影し、この投影像から中空状多孔質膜１１の外径を少なくとも３ヶ所測定し、その平均値を外径Ｄとする。
【００２２】
本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１においては、中空状多孔質膜１１の膜充填率が３０〜８５ｍ２であることが好ましく、３５〜７０ｍ２であることがより好ましい。ここで、本実施形態で説明する膜充填率とは、充填した中空状多孔質膜１１の断面積がケース断面積に対して５０％となる本数を収納して集積化した際の、ポッティング樹脂２で封止された部分を除く中空状多孔質膜１１の表面積のことを指す。従って、同形状の中空状多孔質膜エレメント（中空状多孔質膜モジュール）同士で比較した場合、中空状多孔質膜１１の外径Ｄが小さいほど高集積化を図ることができ、膜充填率を高めることが可能となる。中空状多孔質膜エレメントにおける中空状多孔質膜の外径Ｄが２．０ｍｍよりも大きい場合、所望の膜充填率を達成するためには充填率（膜の充填密度を表す数値）を高くする必要があるが、この場合、中空状多孔質膜同士の膜間距離が小さくなって運転時のエアレーションによる洗浄性等が低下することから好ましくない。なお、本実施形態で説明するエアレーションとは、中空状多孔質膜１１を揺動させることによって、膜表面に堆積する目詰まり成分を洗浄、除去する方法のことをいう。
【００２３】
ここで、中空状多孔質膜エレメント１（中空状多孔質膜モジュール１０）を用いて水処理を行う際、上記のエアレーション時の負荷によって膜が破断し、目詰まり成分が処理水内に流出して処理水の水質を低下させる場合がある。従って、本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１に用いられる中空状多孔質膜１１の１本当りの引張破断強度は、５０Ｎ／ｆｉｌ以上であることが好ましい。中空状多孔質膜１１の１本当りの引張破断強度が５０Ｎ／ｆｉｌ未満だと、エアレーション時に膜破断が発生する可能性がある。また、中空状多孔質膜１１の１本当りの引張破断強度は、７０Ｎ／ｆｉｌ以上であることがより好ましい。なお、引張破断強度の上限については、本発明によって得られる効果を有する限り、特に限定されるものではないが、多孔質膜層１１ａが熱可塑性樹脂から構成される中空状多孔質膜１１の場合、製法やコストの観点から、その上限を５００Ｎ／ｆｉｌとすることが好ましい。即ち、中空状多孔質膜１１の１本当りの引張破断強度は、５０〜５００Ｎ／ｆｉｌであることが好ましく、７０〜５００Ｎ／ｆｉｌであることがより好ましい。ここで、本実施形態で説明する「Ｎ／ｆｉｌ」という単位は、中空状多孔質膜が１本（１ｆｉｌｔｅｒ）破断するのに必要な強度をニュートン（Ｎ）で表したものである。
【００２４】
なお、上記のエアレーションを行った際の負荷は、中空状多孔質膜１１の外径Ｄによっても変化する。そのため、中空状多孔質膜１１の断面積の値を反映させた引張破断応力で考える場合、その値は５０ＭＰａ以上であることが好ましく、７０ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、中空状多孔質膜１１の引張破断応力の上限値については、引張破断強度と同様に、本発明によって得られる効果を有する限り、特に限定されるものではないが、製法やコストの観点から、その上限が２００ＭＰａであることが好ましい。即ち、中空状多孔質膜１１の引張破断応力は、５０〜２００ＭＰａであることが好ましく、７０〜２００ＭＰａであることがより好ましい。
【００２５】
本実施形態で説明する「中空状多孔質膜１本当り引張破断強度」とは、例えば、テンシロン型引張試験機を用いて測定した値のことを指す。具体的には、１本の中空状多孔質膜を、膜の長さが１０ｃｍ（１００ｍｍ）となるように、引張試験機のチャック部に把持させ、この状態で５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で伸張させ、中空状多孔質膜が破断する時の荷重（Ｎ）を測定する。この測定を１０回行い、その平均値を本実施形態の中空状多孔質膜１本当りの引張破断強度とする。
また、本実施形態で説明する「中空状多孔質膜の引張破断応力」とは、上記方法で求められた引張破断強度を中空状多孔質膜の断面積で除した値（ＭＰａ）のことをいう。
【００２６】
中空状多孔質膜１１を図５に示すような２層構造とする場合、多孔質膜層１１ａは熱可塑性樹脂から構成される。多孔質膜層１１ａに用いられる熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリスルフォン、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、及びポリエチレングリコール等が挙げられ、耐薬品性、耐熱性等の点から、ポリフッ化ビニリデン、またはポリフッ化ビニリデンとポリビニルピロリドンとの組み合わせが好ましい。
【００２７】
多孔質膜層１１ａにポリフッ化ビニリデンを用いる場合、このポリフッ化ビニリデンの質量平均分子量（Ｍｗ）は、２．０×１０５〜１．２×１０６の範囲であることが好ましい。ポリフッ化ビニリデンの質量平均分子量（Ｍｗ）がこの範囲であれば、賦形性が良好になるため、所望の形状の多孔質膜層１１ａを容易に得ることが可能になる。また、ポリフッ化ビニリデンは、異なる質量平均分子量（Ｍｗ）を有する２種類以上のポリフッ化ビニリデンを混合した混合物であってもよい。例えば、ポリフッ化ビニリデン（１）（質量平均分子量が（Ｍｗ）１）と、ポリフッ化ビニリデン（２）（質量平均分子量が（Ｍｗ）２）とを、ｗ１：ｗ２の質量比率（但し、ｗ１＋ｗ２＝１）で混合し、これをポリフッ化ビニリデン（ａ）として使用する場合、ポリフッ化ビニリデン（ａ）の質量平均分子量Ｍｗは、「日本レオロジー学会誌，Ｖｏｌ．２８（２０００），Ｎｏ．３  ｐ９９−１０３」に記載の下記式（１）より求められる。
Ｍｗ  ＝  ｗ１（Ｍｗ）１  +  Ｗ２（Ｍｗ）２  ・・・・・（１）
【００２８】
多孔質膜層１１ａは、上記の混合物から形成されてもよい。本発明の１つの態様においては、多孔質膜層１１ａが上記の混合物から形成されている場合、この混合物の質量平均分子量は、上記範囲、即ち、２．０×１０５〜１．２×１０６の範囲であることが好ましい。ここで、本実施形態で説明する「質量平均分子量」とは、例えば、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ（ＧＰＣ）を用いて、ポリスチレン換算で求められる値のことをいう。
【００２９】
また、多孔質膜層１１ａは、単層であってもよく、あるいは、２層以上の複合多孔質膜層とすれば、中空状多孔質膜１１の外径値を容易に制御できることからより好ましい。また、多孔質膜層１１ａが複合多孔質膜層である場合、その層の数としては、層数が増加するにつれて製造工程が長く且つ複雑になる観点から、４層以下が好ましく、３層以下がより好ましい。即ち、本発明の１つの様態において、中空状多孔質膜１１は、１〜４層の多孔質膜を有することが好ましく、２〜３層の複合多孔質膜層を有することがより好ましい。
【００３０】
また、多孔質膜層１１ａの膜厚は、中空状多孔質膜１１の物理的強度、及び透水性能の観点から、３０〜２００μｍであることが好ましく、５０〜１５０μｍがより好ましい。ここで、本実施形態で説明する「多孔質膜層１１ａの膜厚」とは、上記の中空状多孔質膜１１の外径Ｄの値から、後述する支持体１１ｂの外径Ｒの値を差し引いた値である。
【００３１】
中空状多孔質膜１１の支持体１１ｂには、例えば、１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸を筒状に加工したものを用いる。ここで、本実施形態で説明する「伸縮伸張率」とは、「ＪＩＳ  Ｌ１０１３  ８．１１  伸縮性Ｃ法」に準拠した方法で測定した値を指す。即ち、まず、試験長２０ｃｍ（２００ｍｍ）の支持体を準備し、この支持体に一定荷重（８．８２ｍＮ×２０×フィラメントのｔｅｘ数）を掛けたときの長さを測定し、その後、荷重を外したときの支持体の長さを測定する。そして、一定荷重を掛けたときの支持体の長さを、荷重を外した時の支持体の長さで除した割合を「伸縮伸張率」とする。また、１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸とは、後述するような捲縮加工が施されていない、所謂、非捲縮加工糸のことも指す（以下、１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸を非捲縮糸と称することがある。)。また、伸縮伸張率が１．０％よりも大きな糸は、捲縮加工された捲縮糸のことを指す。
【００３２】
支持体１１ｂとして、例えば、捲縮加工を施した糸を用いる場合、糸自体が伸縮性を有するため、筒状に製紐する際の張力管理が比較的容易であるという効果が得られる。一方、非捲縮糸、即ち、１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸は、糸自体が伸縮性を有さないため、筒状に製紐する際の張力管理が難しいといった問題がある。しかしながら、本実施形態で用いる、外径Ｄの値が１．０〜２．０ｍｍである中空状多孔質膜１１においては、織度の小さな膜を選択でき、且つ、合糸数も少なくすることができるため、それほど厳重な張力管理を必要としない。従って、本実施形態で用いる中空状多孔質膜１１の支持体１１ｂには、１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸を採用することができる。
【００３３】
糸の捲縮加工の形態としては、例えば、フリクションディスクに原糸を接触させて加燃させる方法や、糸に回転子を巻きつけ、前記回転子を高速回転させることで仮燃をする方式等、各種方法が挙げられる。しかしながら、何れの方法を用いた場合においても、捲縮加工後の糸のかさが大きくなる傾向がある。そのため、捲縮加工糸を筒状に加工した支持体を用いた場合、そのかさの高さから支持体の内壁の凹凸が大きくなり、処理水が支持体の内側を流れる際の圧力損失が大きくなり、透水時の抵抗が増して流量が低下する要因となる。一方、非捲縮糸を筒状に加工した支持体を用いた場合には、捲縮糸と比較してかさが低いため、処理水が支持体の内側を流れる際の圧力損失による流量の低下を抑制することができる。このような非捲縮糸を筒状に加工した支持体を有する中空状多孔質膜は、実用上問題のないモジュール透水性能の値を実現することができる。従って、中空状多孔質膜１１の支持体１１ｂには、捲縮加工が施されていない非捲縮糸を用いることが好ましい。
【００３４】
また、支持体１１ｂに用いられる糸の伸張伸縮率は、０．７％以下であることが好ましく、０．４％以下であることがより好ましい。また、糸の伸張伸縮率の下限値については、本発明によって得られる効果を有する限り、特に限定されるものではないが、加工しやすさの観点から、０．０５％以上であることが好ましく、０．１％以上であることがより好ましい。即ち、中空状多孔質膜１１の支持体１１ｂに用いられる糸の伸張伸縮率は、０．０５〜１．０％であることが好ましく、０．１％〜０．７％であることがより好ましく、０．１〜０．４％であることが特に好ましい。
【００３５】
ここで、本実施形態において説明するモジュール透水性能とは、中空状多孔質膜（中空状多孔質膜エレメント）のモジュール化を行う際の膜長にて測定する値であり、濾過水が中空状多孔質膜の中空部を流れる際に生じる内径圧損、及び、液体の粘度等を加味した透水性能のことをいう。一般的に、中空状多孔質膜の透水性能は、基礎透水性能とモジュール透水性能とに分類することができる。
基礎透水性能とは、膜の孔サイズや開孔率、空孔率、厚みといった、膜構造に由来する、膜そのものの透水性能のことである。ここで、「開孔率」とは、多孔質膜の外表面における孔の占める面積割合のことを意味し、「空孔率」とは、多孔質膜内における孔の占める面積割合のことを意味する。
一方、モジュール透水性能は、モジュールの膜長が長く、中空状多孔質膜の中空部の内径値が小さい膜は、モジュールの膜長が短く、中空状多孔質膜の中空部の内径値が大きい膜に比べて、内径圧損が大きくなる。このため、モジュール透水性能の値は、基礎透水性能の値よりも大きく低下した値となる。従って、中空状多孔質膜の透水性能に関しては、モジュール透水性能の値が実用上十分な値であることが重要となる。
【００３６】
本実施形態の中空状多孔質膜１１のモジュール透水性能は、例えば、モジュールの膜長が１６５ｃｍ（１６５０ｍｍ）のときに、２．０ｍ３／ｍ２／ｈｒ／ＭＰａ以上の透水性能を有していることが好ましく、３．０ｍ３／ｍ２／ｈｒ／ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、モジュール透水性能の上限値については、本発明によって得られる効果を有する限り、特に限定されるものではないが、分画性能とのバランスの観点から、３０．０ｍ３／ｍ２／ｈｒ／ＭＰａ以下であることが好ましい。従って、モジュール透水性能が、２．０〜３０．０ｍ３／ｍ２／ｈｒ／ＭＰａの範囲であれば、実際の濾過運転時等において、安定的に運転することが可能となる。
【００３７】
ここで、本実施形態で説明する「中空状多孔質膜の透水性能」とは、中空状多孔質膜から排出される水の量を、中空状多孔質膜の表面積で除し、更に２５℃、１ＭＰａ当たりに換算した値のことをいう。より具体的には、まず、中空状多孔質膜のサンプルを１６５ｃｍ（１６５０ｍｍ）の長さに切断して、中空状多孔質膜の孔内をエタノールで満たした後、このエタノールを純水に置換する。その後、サンプルの一端を２５℃の純水の容器に収容し、他端をポンプ減圧して、サンプルから排出される純水の量を１分間測定することによって求めることができる。
【００３８】
中空状多孔質膜１１を、図５に示すような、非捲縮糸を筒状に加工した支持体１１ｂを有するものから構成する場合、非捲縮糸を筒状に加工する方法としては、１本の糸を円筒型に丸編みする編紐形態や、円筒形に丸編みした編紐を熱処理することで剛性を付与する方法、あるいは複数の糸を円筒形に組み上げる組紐形態等、さまざまな方法が挙げられる。これらの方法の中でも、生産性がよく、膜に適度な伸縮性及び剛性を有する点で、円筒形に丸編みした編紐に熱処理を施すことで得られるものが好ましい。なお、丸編みとは、丸編み機を用いて筒状のよこメリヤス生地を編成する方法であり、また、糸を円筒状に丸編みした丸紐とは、糸を湾曲させて螺旋状に伸びる連続したループを形成し、これらループを前後左右に互いに関係させたものである。
【００３９】
支持体１１ｂに用いる、１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸の材料としては、例えば、合成繊維、半合成繊維、再生繊維、天然繊維等が挙げられる。また、１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸は、複数種類の繊維を組み合わせたものであってもよい。
【００４０】
上記の合成繊維としては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、芳香族ポリアミド等のポリアミド繊維；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリグリコール等のポリエステル系繊維；ポリアクリロニトリル等のアクリル系繊維；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系繊維；ポリビニルアルコール系繊維；ポリ塩化ビニリデン系繊維；ポリ塩化ビニル系繊維、ポリウレタン系繊維；フェノール樹脂系繊維；ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系繊維；ポリアルキレンパラオキシベンゾエート系繊維等が挙げられる。
上記の半合成繊維としては、例えば、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、キチン、キトサン等を原料としたセルロース誘導体系繊維；プロミックスと呼称される蛋白質系繊維等が挙げられる。
上記の再生繊維としては、例えば、ビスコース法、銅−アンモニア法、有機溶剤法等により得られるセルロース系再生繊維（レーヨン、キュプラ、ポリノジック等）等が挙げられる。
上記の天然繊維としては、例えば、亜麻、黄麻等が挙げられる。
【００４１】
これらの中でも、支持体１１ｂに用いるとしては、耐薬品性に優れる点から、ポリエステル系繊維、アクリル系繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリアミド系繊維、及びポリオレフィン系繊維からなる群から選ばれる１種類以上の繊維であることが好ましく、中空状多孔質膜の洗浄に用いられる次亜塩素酸塩（例えば次亜塩素酸ナトリウム）に対する耐性が優れる点では、ポリエステル（ＰＥＴ）が特に好ましい。
【００４２】
また、１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸の形態としては、例えば、モノフィラメント、マルチフィラメント、紡績糸等が挙げられるが、本実施形態で用いられる１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸の形態としては、マルチフィラメントが好ましい。
ここで、本実施形態で説明するマルチフィラメントとは、数本から数十本の繊維をより合わせた構造のことを指す。このように、１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸の形態がマルチフィラメントであると、中空状多孔質膜１１の外径Ｄの値を０．１〜１．８ｍｍの範囲に制御しやすい点から好ましい。
【００４３】
１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸の繊度は、図５中に示すような支持体１１ｂの外径値（外径Ｒ）、内径値（内径ｒ）、及び支持体１１ｂの厚みＬなどを勘案して決定できる。本実施形態の中空状多孔質膜１１に用いられる支持体１１ｂには、５６〜３３３ｄｔｅｘの糸を用いることが好ましく、さらに好ましくは１１１〜２２２ｄｔｅｘである。１．０％以下の伸張伸縮率を有する糸の繊度が５６〜３３３ｄｔｅｘであれば、中空状多孔質膜１１の外径Ｄの値を０．１〜１．８ｍｍの範囲に制御しやすい点から好ましい。
【００４４】
上述したように、支持体１１ｂの外径値とは、図５中に示す外径Ｒのことをいう。この外径Ｒとは、支持体１１ｂの外径寸法のうち、最大である部分の長さのことをいう。即ち、支持体１１ｂの外周面には凹凸が存在するが、凸の部分同士を、支持体１１ｂの外径の中心を通るようにして結び、その長さを外径Ｒとして採用したものである。すなわち、本実施形態においては、略円形状を有する中空状多孔質膜１１の断面において、凹凸を有する支持体１１ｂの断面の一方の凸部分から他方の凸部分へ、中空状多孔質膜１１の中心部を通るように引いた直線の長さのことを指す。実際の測定においては、中空状多孔質膜１１のサンプルから薄片を切り出し、切り出した薄片断面を、投影機を用いてスクリーンに投影し、この投影像から支持体１１ｂの外径をランダムに少なくとも３ヶ所測定し、その平均値を外径Ｒとして採用する。
【００４５】
本実施形態における支持体１１ｂの外径Ｒは、０．８〜１．８ｍｍが好ましく、１．０〜１．７ｍｍがより好ましい。支持体１１ｂの外径Ｒが１．８ｍｍを超えると、支持体１１ｂを含む中空状多孔質膜１１を膜モジュール化して中空状多孔質膜エレメント１とした際、膜充填量に対する膜面積が減少し、必要な膜面積を確保できなくなる。一方、支持体１１ｂの外径Ｒが０．８ｍｍ未満だと、中空状多孔質膜１１としての内径値が小さくなり、処理水が支持体１１ｂの内側を流れる際に生ずる圧力損失によって流量が低下するため、好ましくない。本実施形態においては、支持体１１ｂの外径が０．８〜１．８ｍｍであれば、透水性能が損なわれず、且つ、支持体１１ｂを含む中空状多孔質膜１１を膜モジュール化した際に、必要な膜面積を確保できる点から好ましい。
【００４６】
また、支持体１１ｂの内径値とは、図５中に示す内径ｒのことをいう。この内径ｒとは、支持体１１ｂの厚みＬを２倍した値（２Ｌ）を外径Ｒから引いた値、即ち、ｒ＝Ｒ−２Ｌで表されるものである。図５中に示すように、支持体１１ｂの厚みＬとは、支持体１１ｂの径方向の厚みのうちの最大である部分の長さをいう。即ち、支持体１１ｂの外周面および内周面には凹凸があるが、支持体１１ｂの外周面の凸部分と、支持体１１ｂの内周面の凸部分を、径方向（略円形状の中心を通る方向）で結び、その長さを厚みＬとして採用したものである。本実施形態においては、この支持体１１ｂの内径ｒを、中空状多孔質膜１１の内径値として定義する。実際に測定する際には、まず、中空状多孔質膜１１のサンプルから薄片を作成し、投影機を用いて薄片断面の光現象を測定する。この断面像のうち、支持体１１ｂの厚さの値が最も大きい部分をランダムに少なくとも３箇所測定し、その平均厚みを厚みＬとして採用する。
【００４７】
支持体１１ｂの内径ｒが小さ過ぎると、処理水が支持体１１ｂの内側を流れる際に生ずる圧力損失によって流量の低下が起こるため、内径ｒの値は０．６ｍｍ以上であることが好ましい。また、内径ｒの上限値については、本発明によって得られる効果を有する限り、特に限定されるものではないが、外径Ｒに対して内径ｒが大きすぎると膜が潰れやすくなるため、１．８ｍｍ以下であることが好ましい。即ち、支持体１１ｂの内径ｒの値は０．６〜１．８ｍｍであることが好ましく、０．６〜１．６ｍｍであることがより好ましい。
【００４８】
また、支持体１１ｂの内径ｒと、中空状多孔質膜１１の外径Ｄとの比、即ち、中空状多孔質膜１１の内外径比（ｒ／Ｄ）（以下、単に内外径比と称することがある。）の値は、０．５〜０．９であることが好ましく、０．５５〜０．８５であることがより好ましい。上記の内外径比が０．５未満だと、支持体の内径比が小さくなり、処理水が支持体の内側を流れる際に生ずる圧力損失によって流量が低下するため、好ましくない。また、内外径比が０．９よりも大きいと、潰れに対する強度が低下するため、好ましくない。即ち、上記の内外径比が０．５〜０．９である中空状多孔質膜１１であれば、処理水の流量が低下することがなく、また、潰れに対する強度が低下しないことから好ましい。ここで、上記の「潰れ」とは、中空状多孔質膜が断面の円形状を保てなくなり、被処理液が中空状多孔質膜の中空部を流れる際の流路抵抗が増大することを意味する。
【００４９】
なお、本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１においては、中空状多孔質膜１１として、ポリフッ化ビニリデンからなる多孔質膜層１１ａと、ポリエステルからなる中空状の支持体１１ｂとを組み合わせた構成とすることが、上述した本発明によって得られる各効果が安定して得られる点から特に好ましい。
【００５０】
［ポッティング樹脂（固定用樹脂）］
本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１において、中空状多孔質膜１１の一端側又は両端側が固定されるポッティング樹脂２の材質としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、又はポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が好適に使用され、中でもポリウレタン樹脂が好ましい。
【００５１】
ポッティング樹脂２を充填する際の該ポッティング樹脂２の粘度、即ち、初期粘度としては、特に、複数の中空状多孔質膜１の各々の間の隙間を埋める観点からは、できるだけ小さい方が好ましい。より具体的には、ポッティング樹脂２の初期粘度は、好ましくは１００ｍＰａ・ｓ以上、より好ましくは２００ｍＰａ・ｓ以上、さらに好ましくは２５０ｍＰａ・ｓ以上であり、また、好ましくは５０００ｍＰａ・ｓ以下、より好ましくは３０００ｍＰａ・ｓ以下、さらに好ましくは１０００ｍＰａ・ｓ以下である。
【００５２】
また、本発明に係る中空状多孔質膜エレメント１においては、硬化後のポッティング樹脂２の硬度が、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータを用いて測定される、１０秒後のショアＡ硬度で８０〜９９度の範囲であることが好ましい。
このように、ポッティング樹脂２の硬化後の硬度を比較的高めに設定することにより、このポッティング樹脂２及び該ポッティング樹脂２が嵌め込まれたハウジング１２の剛性を確保して、耐圧性を高めることができる。特に、１０秒後のショアＡ硬度が８０度以上であれば、より少ない樹脂量で十分な耐圧性を確保することができるので、ポッティング樹脂２の使用量を減じて、中空状多孔質膜エレメント１のコストを低減することが可能となる。一方、１０秒後のショアＡ硬度が９９度以下であれば、ポッティング樹脂２が割れるのを抑制することができる。
【００５３】
［中空状多孔質膜のポッティング樹脂（固定用樹脂）中への埋め込み深さ］
本発明に係る中空状多孔質膜エレメント１は、複数本の中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側又は両端側が、ポッティング樹脂２に対して、このポッティング樹脂２における中空状多孔質膜１１の長さ方向に沿った厚みｔ＝１０ｍｍ当りで、各々、膜表面積で５５ｍｍ２以上が埋め込まれて構成されている。即ち、中空状多孔質膜１１は、ポッティング樹脂２中に所定の埋め込み深さで埋め込まれている。
【００５４】
本実施形態で説明する「中空状多孔質膜のポッティング樹脂（固定用樹脂）への埋め込み深さ（ポッティング深さ）」とは、ポッティング樹脂（固定用樹脂）２において中空状多孔質膜１１が固定のために埋め込まれているポッティング樹脂２の厚みｔのことである。即ち、上記の埋め込み深さとは、中空状多孔質膜１１がポッティング樹脂２に固定されている付け根部分（図２中のＢ）から、その反対側の開口部（図２中のＣ）までの直線距離を指す。
【００５５】
中空状多孔質膜エレメント１は、ポッティング樹脂２の厚みｔ＝１０ｍｍ当りにおける中空状多孔質膜１１の膜表面積、即ち、中空状多孔質膜１１とポッティング樹脂２との接触面積が所定以上となるよう適正に規定することにより、中空状多孔質膜１１のポッティング樹脂２からの引き抜き強度が大幅に向上する。
【００５６】
［中空状多孔質膜とポッティング樹脂との接触面積（膜表面積）］
上述したように、本発明に係る中空状多孔質膜エレメント１においては、中空状多孔質膜１１とポッティング樹脂２との接触面積（膜表面積）が重要となる。本実施形態で説明する「中空状多孔質膜とポッティング樹脂との接触面積（膜表面積）」は、下記（２）式で算出される。
接触面積  ＝  π×Ｄ×ｔ    ・・・・・（２）
但し、上記（２）式において、πは円周率、Ｄは中空状多孔質膜１１の外径（ｍｍ）、ｔはポッティング樹脂２の厚み（ｍｍ）であり、且つ、中空状多孔質膜１１のポッティング樹脂２中への埋め込み深さ（ｍｍ）である。
【００５７】
本発明に係る中空状多孔質膜エレメント１においては、ポッティング樹脂２の厚みｔ＝１０ｍｍ当りにおける中空状多孔質膜１１の膜表面積（接触面積）を５５ｍｍ２以上に規定することにより、ポッティング深さ、あるいはポッティング樹脂２の厚みｔを過大にすることなく、中空状多孔質膜１１とポッティング樹脂２の接触面積を大きく確保できる。これにより、外径Ｄの小さな中空状多孔質膜１１を用いた場合であっても、中空状多孔質膜１１とポッティング樹脂２との間の固定強度、即ち、引き抜き強度が大幅に向上するので、中空状多孔質膜１１がポッティング樹脂２から引き抜けるのを確実に防止できる。また、ポッティング深さ（ポッティング樹脂２の厚みｔ）寸法を抑制できるので、安価でコンパクトな構成で中空状多孔質膜１１の引き抜き強度特性に優れた中空状多孔質膜エレメント１が実現できる。
【００５８】
一方、ポッティング樹脂２の厚みｔ＝１０ｍｍ当りにおける中空状多孔質膜１１の膜表面積は、大きくなり過ぎない方がエレメントサイズを小型にできる観点から好ましい。従って、この膜表面積は、５５ｍｍ２以上７５ｍｍ２以下であることが好ましく、５５ｍｍ２以上７２ｍｍ２以下がより好ましく、５５ｍｍ２以上６７ｍｍ２以下がさらに好ましく、５５ｍｍ２以上５７ｍｍ２以下が特に好ましい。
【００５９】
［中空状多孔質膜の折り込み幅］
本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１は、複数本の中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側、又は、この一端１１Ａを含む両端側が、少なくとも一部に屈曲部を有していることが好ましい。特に、図２に示す例のように、中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側又は両端側が、折り込まれるようにポッティング樹脂２に埋め込まれていることが好ましい。このような構成とすることで、上述したような中空状多孔質膜１１とポッティング樹脂２との接触面積（膜表面積）が増加するので、中空状多孔質膜１１のポッティング樹脂２からの引き抜き強度（固定強度）を高めることが可能になる。
【００６０】
また、ポッティング樹脂２中における中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側又は両端側の折り込み幅は、上記の接触面積（膜表面積）を満たすように設定されていれば、特に限定されないが、例えば、中空状多孔質膜１１の外径Ｄを除いて、０ｍｍ超５ｍｍ以下であることが好ましい。ここで、本実施形態で説明する「中空状多孔質膜の折り込み幅」とは、図２中に示すような、ポッティング樹脂２中に埋め込まれた状態における、中空状多孔質膜１１の折り込まれた先端部１１Ｂの、中空状多孔質膜１１の径方向での折れ幅ｗから、中空状多孔質膜１１の外径Ｄ（図５も参照）を差し引いた値である。
【００６１】
なお、中空状多孔質膜１１の先端部１１Ｂに形成される折り込み幅が大きいほど、中空状多孔質膜１１の表面とポッティング樹脂２との接触面積が大きくなり、引き抜き強度（固定強度）は向上する。しかしながら、折り込み幅が大き過ぎると、ポッティング樹脂２に埋め込む複数の中空状多孔質膜１１間のピッチが大きくなり、中空状多孔質膜１１の充填効率が低下するため、折り込み幅を上記範囲とすることが好ましい。
【００６２】
ここで、中空状多孔質膜１１の先端部１１Ｂの形状は、上記の接触面積（膜表面積）を確保できる形状であればよいが、例えば、図２に示すような九十九折りの折り込み形状の他、滑らかに屈曲する形状でもよい。また、図示を省略するが、先端部１１Ｂの形状は、例えば、ポッティング樹脂２中において、中空状多孔質膜１１が複数回で折り返した形状であってもよい。また、屈曲箇所は、中空状多孔質膜１１の先端部１１Ｂの１箇所又は複数箇所の何れでもよい。さらに、中空状多孔質膜１１の先端部１１Ｂの形状は、巻回形状等でもよく、各種形状を採用することが可能である。
【００６３】
また、本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１においては、複数本の中空状多孔質膜１１の全てが、一端側又は他端側に上記のような折り込み形状（屈曲部）を有している必要は無く、例えば、複数本の中空状多孔質膜１１の内の数本程度が折り込み形状を有さない場合であっても、機能上の大きな問題は生じない。しかしながら、その濾過性能の維持や耐久性の観点からは、中空状多孔質膜１１の全本数に対して８０％以上が、上記のような折り込み形状を有していることが好ましく、８５％以上がより好ましく、９０％以上が更に好ましく、９５％以上が特に好ましく、全ての中空状多孔質膜１１が上記のような折り込み形状（屈曲部）を有していることが、最も好ましい。
【００６４】
［ハウジング］
図１に示すように、本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１が備えられる中空状多孔質膜モジュール１には、２つのハウジングが備えられている。このハウジング１２は、中空状多孔質膜モジュール１の全体を支持するとともに、中空状多孔質膜１１で濾過処理された処理水を集水するためのものであり、図示例においては、中空状多孔質膜１１の長さ方向両端部に一対で設けられている。図示例のハウジング１２は管状であり、図１に示すように、シート状の中空状多孔質膜１１及びそれが固定されたポッティング樹脂２と、一対の支柱１７，１７が挿入されるスリット状の挿入口１２ａが長手方向に沿って形成され、長手方向に対して垂直方向の断面（以下、垂直断面という。）がＵ字形とされている。
【００６５】
中空状多孔質膜１１及びポッティング樹脂２は、ハウジング１２の底部側に向けて挿入口１２ａから挿入され、中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側の開口端面、及び、図示略の他端側の開口端面は、ハウジング１２内で開口した状態で、ポッティング樹脂２及びハウジング内固定用樹脂１３によって固定される。具体的には、ハウジング１２の底部と、中空状多孔質膜１１の開口端面（図２中の一端１１Ａ参照）と、ポッティング樹脂２及びハウジング内固定用樹脂１３とで囲まれるように、ハウジング１２の長手方向に形成された中空部分が、処理水が集水される集水流路１５とされる。また、中空状多孔質膜１１の開口端面は、集水流路１５内で開口している。また、図１に示す例のハウジング１２には、集水流路１５に集水された処理水を回収するための集水口１６が、ハウジング側面１４の一部に形成されている。
【００６６】
ハウジング１２の材質としては、特に限定されないが、機械的強度及び耐久性を有するものであればよく、例えば、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、又は変成ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等を用いることができる。また、使用後の中空状多孔質膜モジュールの焼却処理が必要な場合には、燃焼時に有毒ガスを発生させることなく、完全燃焼させることが可能な、ポリオレフィン等の炭化水素系樹脂が好ましい。
【００６７】
［支柱（一対の支柱）］
図１に示すように、中空状多孔質膜モジュール１０に備えられる一対の支柱１７，１７は、一対で設けられるハウジング１２，１２の両端部同士を接続する棒状（管状）部材であり、この支柱１７，１７によって、一対のハウジング１２，１２間に一定の間隔が保持されるとともに、中空状多孔質膜エレメント１、ひいては中空状多孔質膜モジュール１０全体の形状が保持される。これにより、シート状の中空状多孔質膜１１の面形態が維持され、全体として平型の中空状多孔質膜エレメント１（中空状多孔質膜モジュール１０）が構成される。このように、中空状多孔質膜モジュール１０に一対の支柱１７，１７が備えられることで、中空状多孔質膜モジュール１０の製造、輸送・保管、並びに図示略の中空状多孔質膜ユニットへの組み付け／取り外し等の際の取扱性が向上する。また、このような構成により、中空状多孔質膜ユニットの構造を簡略化することも可能となる。
【００６８】
一対の支柱１７，１７の材質や形状は、特に限定されず、中空状多孔質膜エレメント１及び中空状多孔質膜モジュール１０の機械的強度や機械的耐久性、及び化学的耐久性を勘案しながら、金属材料又は樹脂材料を問わず、適宜選択することができる。
上記に鑑み、一対の支柱１７，１７の材質に金属材料を用いる場合には、耐腐食性の観点から、例えば、ステンレス材を使用するのが好ましい。また、一対の支柱１７，１７に樹脂材料を用いる場合には、例えば、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、又は変成ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等を用いることができる。
【００６９】
また、一対の支柱１７，１７の形状としては、横断面形状が円形であっても矩形状であってもよく、また、棒状であっても、管状（パイプ状）であってもよい。
ここで、一対の支柱１７，１７に管状部材を用いた場合には、詳細な図示を省略するが、ハウジング１２内の集水流路１５と連通させた構成とすることで、一対で設けられたハウジング１２，１２間の導水管としての機能を持たせることも可能である。
【００７０】
［ハウジング内固定用樹脂］
本実施形態で説明する中空状多孔質膜モジュール１０において、中空状多孔質膜１１の両端部が埋め込まれたポッティング樹脂２及び一対の支柱１７，１７の両端部をハウジング１２に固定するためのハウジング内固定用樹脂１３（図１参照）については、上述したポッティング樹脂２と同様の材料を用いることが可能である。この場合、ハウジング内固定用樹脂１３の初期粘度が小さすぎると、ハウジング１２内において、各中空状多孔質膜１１の中空部が固定用樹脂で閉塞されやすくなるおそれがあるため、ハウジング内固定用樹脂１３の初期粘度は、上記のポッティング樹脂２の初期粘度として示した範囲の下限以上とすることが好ましい。
【００７１】
＜中空状多孔質膜エレメントの製造方法＞
以下に、図１中に示す中空状多孔質膜エレメント１の製造方法の一例について説明する。
本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１は、少なくとも以下の工程（１）〜（４）に示す各工程を備える方法によって製造することができる（図１及び図２を適宜参照）。  工程（１）：複数本の中空状多孔質膜１１を平行に引き揃える工程。
工程（２）：中空状多孔質膜１１のうち、ポッティング樹脂２への埋め込み予定位置となる先端部１１Ｂを折り込む工程。
工程（３）：工程（２）で折り曲げた中空状多孔質膜１１の先端部１１Ｂを容器（図示略）に入れ、固定用の液状樹脂を容器内に流し込み、液状樹脂を硬化させることでポッティング樹脂２を形成させ、中空状多孔質膜１１の先端部１１Ｂをポッティング樹脂２に固定する工程。
工程（４）：工程（３）で得られた、中空状多孔質膜１１の束の先端部１１Ｂが固定されたポッティング樹脂２を、ポッティング樹脂２の厚み１０ｍｍ当りにおける中空状多孔質膜１１の膜表面積（接触面積）が５５ｍｍ２となるように切断することにより、中空状多孔質膜エレメント１を得る工程。
以下、各工程について説明する。
【００７２】
［準備工程］
本実施形態においては、準備工程として、中空状の支持体１１ｂの外周面に多孔質膜層１１ａを備える中空状多孔質膜１１を製造する。
この際、まず、中空状多孔質膜１１の支持体１１ｂを製造する。この支持体１１ｂは、上述したような非捲縮糸を筒状に加工する方法によって製造でき、例えば、１本の糸を円筒型に丸編みする編紐形態、円筒形に丸編みした編紐を熱処理することで剛性を付与する方法、あるいは複数の糸を円筒形に組み上げる組紐形態等を採用することができる。これらのうち、生産性や、得られる膜の伸縮性及び剛性の観点から、円筒形に丸編みした編紐に熱処理を施す方法が好適である。
また、支持体１１ｂは、より具体的には、例えば、国際公開第２０１４／００３１３０号に開示された方法で製造することが可能である。
【００７３】
次いで、準備工程においては、支持体１１ｂの外周面に多孔質膜層１１ａを形成する。この多孔質膜層１１ａの製造方法としては、例えば、上述したような熱可塑性樹脂からなる製膜原液を支持体１１ｂの外周面に塗布し、この原液を凝固させて多孔質膜層１１ａを形成する方法が挙げられる。そして、本実施形態の準備工程では、支持体１１ｂの外周面に多孔質膜層１１ａが形成された状態で洗浄処理を行った後、さらに、乾燥処理を行うことで、中空状多孔質膜１１を製造することができる。
なお、多孔質膜層１１ａは、製膜原液を複数回にわたって支持体１１ｂの外周面に塗布することで、単層のみならず、２層以上の多層構造として形成することもできる。
また、多孔質膜層１１ａは、支持体１１ｂの場合と同様、より具体的には、例えば、国際公開第２０１４／００３１３０号に開示された方法で製造することが可能である。
【００７４】
［工程（１）］
工程（１）においては、詳細な図示は省略するが、まず、複数本の中空状多孔質膜１１を平行に引き揃え、シート状に束ねた状態とする。
【００７５】
［工程（２）］
次に、工程（２）においては、工程（１）でシート状に引き揃えた状態で束ねた中空状多孔質膜１１を、図３に示すような膜折り治具５０にセットし、図４に示すように、一対の金型からなる膜折り治具５０で挟み込みながら加圧することで、中空状多孔質膜１１の先端部１１Ｂに折り目を形成する。この際、中空状多孔質膜１１における折り目が形成された表面部分は、次の工程（３）で固定用の液体樹脂で覆われるため、多少の傷が生じても問題はない。
【００７６】
ここで、上述したように、工程（２）において中空状多孔質膜１１に形成する折り込み幅が大きいほど、中空状多孔質膜１１の表面とポッティング樹脂２との接触面積が大きくなり、引き抜き強度を高める点では有利となるものの、折り込み幅が大き過ぎると、後述の工程（３）における中空状多孔質膜１１の充填効率が低下するため、折り込み幅は上記の好ましい範囲に制限することが好ましい。
【００７７】
なお、中空状多孔質膜１１の先端部１１Ｂに形成する折り込み形状の折り込み幅は、例えば、図３中に示す膜折り治具５０治具長さＮや、図４中に示す膜折り治具５０の噛み合わせ幅Ｋ、あるいは図３中に示す接触部５１の形状を適宜変更することにより、最適幅に調整することができる。
【００７８】
また、中空状多孔質膜１１に折り目を形成する方法は、上記の工程（２）のような方法には限定されず、例えば、中空状多孔質膜１１を製造する工程において、中空状多孔質膜を、折り目形状を有する経路に通す方法を採用することも可能である。
【００７９】
［工程（３）］
次に、工程（３）においては、中空状多孔質膜１１のうち、工程（２）で折り目が形成された先端部１１Ｂ（埋め込み予定位置）を図示略の容器内に収容し、この容器内に固定用の液状樹脂を容器内に流し込む。そして、液状樹脂を硬化させることでポッティング樹脂２を形成させ、中空状多孔質膜１１の先端部１１Ｂをポッティング樹脂２に強固に固定する。
【００８０】
［工程（４）］
次に、工程（４）においては、上述したように、工程（３）で得られた、中空状多孔質膜１１の束の先端部１１Ｂが固定されたポッティング樹脂２を、ポッティング樹脂２の厚み１０ｍｍ当りにおける中空状多孔質膜１１の膜表面積（接触面積）が５５ｍｍ２となるように切断する。これにより、図２に示すような、ポッティング樹脂２の下面側に中空状多孔質膜１１の開口端部（一端１１Ａ）を有する中空状多孔質膜エレメント１が得られる。
【００８１】
なお、ポッティング樹脂２の厚み１０ｍｍ当りにおける中空状多孔質膜１１の膜表面積（接触面積）は、大きくなり過ぎない方がエレメントサイズを小型にできる観点から好ましいことから、この膜表面積は、５５ｍｍ２以上７５ｍｍ２以下であることが好ましく、５５ｍｍ２以上７２ｍｍ２以下がより好ましく、５５ｍｍ２以上６７ｍｍ２以下がさらに好ましく、５５ｍｍ２以上５７ｍｍ２以下が特に好ましい。
【００８２】
中空状多孔質膜１１の折り込み幅、及び、ポッティング樹脂２中における中空状多孔質膜１１の接触面積（膜表面積）については、上述したように、図３及び図４に示すような膜折り治具５０を用いることで、折り込み幅が上記範囲になるように調整できる。そのうえで、ポッティング深さ、即ち、ポッティング樹脂２の厚みｔが１０ｍｍになるようにポッティング樹脂２を切断することで、ポッティング樹脂２中における中空状多孔質膜１１の接触面積（膜表面積）が上記範囲に調整される。
【００８３】
＜中空状多孔質膜モジュールの製造方法＞
本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１を用いて、図１に示すような中空状多孔質膜モジュール１０を製造する場合には、例えば、以下のような方法を採用することができる。
まず、中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側が固定されたポッティング樹脂２をハウジング１２内に固定するとともに、一対の支柱１７，１７の一方の端部もハウジング１２内に固定する。具体的には、例えば、ハウジング１２の底部に水溶性樹脂等からなる筒状の保持スペーサー（図示略）を設置し、その上に、中空状多孔質膜エレメント１の一端１１Ａ側のポッティング樹脂２、及び、一対の支柱１７，１７の一方の端部を所定の位置で配置する。
【００８４】
次いで、未硬化のハウジング内固定用樹脂１３を、挿入口１２ａから図示略の保持スペーサー上に充填し、ポッティング樹脂２とハウジング１２の内面との隙間、及び、一対の支柱１７，１７の端部とハウジング１２の内面との間に行き渡らせる。
次いで、ハウジング内固定用樹脂１３を加熱して硬化させ、ポッティング樹脂２及び支柱１７の端部をハウジング１２内に固定する。
その後、例えば、筒状の保持スペーサー内に水系溶媒を流し入れて保持スペーサーを溶解させた後、水系溶媒を除去することにより、中空状多孔質膜１１の内部と集水流路１５とを連通させる。
【００８５】
次に、中空状多孔質膜エレメント１の図示略の他端側についても、上記の一端１１Ａ側の場合と同様の方法で、一対の支柱１７，１７の他方の端部とともに、ハウジング１２内に固定する。
この際、図１に示すように、中空状多孔質膜１１が若干の弛緩を有した状態となるように、一対の支柱１７，１７の長さや固定位置等を調整することが好ましい。
【００８６】
なお、上記手順においては、ハウジング内固定用樹脂１３が硬化した後に、中空状多孔質膜１１の内部、集水流路１５及び集水口１６を連通させる方法として、上記の保持スペーサーを用いた例を説明しているが、これには限定されず他の手段を採用することも可能である。
以上のような方法により、本実施形態の中空状多孔質膜エレメント１が備えられてなる中空状多孔質膜モジュール１０を製造することができる。
【００８７】
＜作用効果＞
以上説明したように、本発明に係る中空状多孔質膜エレメント１によれば、複数本の中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側又は両端側が、ポッティング樹脂（固定用樹脂）２に対して、ポッティング樹脂２における中空状多孔質膜１１の長さ方向に沿った厚み１０ｍｍ当りで、各々、膜表面積で５５ｍｍ２以上が埋め込まれた構成を採用している。これにより、ポッティング深さを大きくすることなく、埋め込まれた中空状多孔質膜１１の表面とポッティング樹脂２との接触面積（膜表面積）を大きく確保できるので、外径Ｄの小さな中空状多孔質膜１１を用いた場合でも、中空状多孔質膜１１とポッティング樹脂２との間の固定強度、即ち、引き抜き強度が大幅に向上する。また、これはアルカリによる引抜強度低下防止にも効果を発揮する。従って、中空状多孔質膜１１がポッティング樹脂２から引き抜けるのを確実に防止でき、且つ、安価でコンパクトな構成の中空状多孔質膜エレメント１を提供することが可能となる。
【００８８】
なお、図１においては、中空状多孔質膜エレメント１が用いられてなる中空状多孔質膜モジュール１として、中空状多孔質膜１１の両端側に、ポッティング樹脂２を介して、それぞれハウジング１２が接続された形態を例示しているが、中空状多孔質膜１１の一端１１Ａ側（図２参照）のみにハウジング１２が接続され、他端は閉塞した形態であってもよい。
【実施例】
【００８９】
以下、実施例を挙げて、本発明の中空状多孔質膜エレメントをより具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００９０】
＜中空状多孔質膜エレメントのモデルサンプルの作製＞
本実施例においては、以下の手順で中空状多孔質膜エレメントのモデルサンプルを作製した。
まず、深さ２５ｍｍのプラスチック容器に５ｍｍのスペーサー３枚入れることで、予め、プラスチック容器の深さを１０ｍｍに調整した。
次いで、プラスチック容器中に、中空状多孔質膜の先端部を、各々１０，１１，１２，１３，１４，１５ｍｍの長さ（「折込み長さ」と称する）で挿入した。即ち、深さ１０ｍｍに対して、例えば、折込み長さ１０ｍｍであれば挿入された中空状多孔質膜が折込まれることはないが、折込み長さ１５ｍｍであれば５ｍｍ分に相当する折込みが形成される。
そして、中空状多孔質膜の一端側とプラスチック容器の底が当接するように支持した状態で未硬化のポリウレタン樹脂を流し込んだ後、これを硬化させることで、中空状多孔質膜エレメントのモデルサンプル（実施例１〜５，比較例）を作製した。
【００９１】
＜引抜き試験＞
次に、上記手順で作製した中空状多孔質膜エレメントのモデルサンプルについて、市販の引抜き強度試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製；ＴＥＮＳＩＬＯＮ）を用いて引抜き試験を行った。引抜かれた本数の割合を引抜け率とした。尚、試験条件は、以下に示す通りである。
（１）引張速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ
（２）試験長：１００ｍｍ
【００９２】
＜アルカリ浸漬処理後の引抜き試験＞
各モデルサンプルを４０℃の恒温室で濃度４％のＮａＯＨ水溶液に１週間浸漬した。これらのアルカリ浸漬したモデルサンプルについて上記引抜き試験を行った。
各中空状多孔質膜エレメントのモデルサンプルの仕様、及び、引抜け率を表１に示す。
【００９３】
【表１】
2018075558.tif 000003
【００９４】
＜評価結果＞
表１に示す結果のように、中空状多孔質膜の先端部を折り込むことで、中空状多孔質膜とポッティング樹脂との接触面積（埋込み膜表面積）が、ポッティング樹脂の厚み（ポッティング深さ）１０ｍｍ当りで５５ｍｍ２以上とされた実施例１〜５のモデルサンプルは、引抜け率が０％であり、膜破断点まで膜が引き抜けることがなく、高い引抜け強度を有していることが明らかとなった。
一方、中空状多孔質膜とポッティング樹脂との接触面積（膜表面積）が５１．８ｍｍ２と、本発明の規定範囲を下回る比較例の中空状多孔質膜エレメントのモデルサンプルは、引抜け率が３０％と、実施例１〜５に比べて劣る結果となった。
また、実施例１〜５であれば、アルカリ浸漬後も膜破断点まで膜が引き抜けることが無く、高い引抜け強度を有していることが明らかになった。
一方、比較例では、アルカリ浸漬後の引抜け率が１００％となり、引抜け率アップが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の中空状多孔質膜エレメントは、ポッティング樹脂（固定用樹脂）の所定の厚み寸法に対する、埋め込まれた中空状多孔質膜の膜表面積が所定以上となるように構成することにより、ポッティング深さを大きくすることなく、膜表面とポッティング樹脂の接触面積を大きく確保することができるので、引き抜き強度が向上する。これにより、中空状多孔質膜をアルカリ洗浄した場合でも固定用樹脂から引き抜けるのを確実に防止でき、且つ、コンパクトな構成が実現できるので、汚水処理等に用いられる中空状多孔質膜エレメントにおいて非常に有用である。
【符号の説明】
【００９６】
１…中空状多孔質膜エレメント、１１…中空状多孔質膜、１１Ａ…一端、１１Ｂ…先端部、１１ａ…多孔質膜層（多孔質膜）、１１ｂ…支持体、２…ポッティング樹脂（固定用樹脂）、１０…中空状多孔質膜モジュール、Ｄ…外径（中空状多孔質膜の外径）、ｗ…折れ幅（中空状多孔質膜の先端部の折れ幅）、Ｒ…外径（支持体の外径）、ｒ…内径（支持体の内径）、Ｌ…厚み（支持体の厚み）、ｔ…厚み（ポッティング樹脂（固定用樹脂）の厚み）、５０…膜折り治具、５１…接触部（膜折り治具）、Ｎ…治具長さ（膜折り治具）、Ｋ…噛み合わせ幅（膜折り治具）。
【図１】
2018075558.tif 000004
【図２】
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【図３】
2018075558.tif 000006
【図４】
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【図５】
2018075558.tif 000008
【図６】
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