(57)【要約】      （修正有）【課題】造水性能および分離性能が高い分離膜エレメントの提供。【解決手段】少なくとも順に分離機能層、基材および流路材を有する複数の分離膜１と、集水管６とを有し、前記分離膜が集水管の周りに巻回し、前記流路材は、前記基材側の面に固着した複数の流路材要素３からなり、前記流路材要素は、集水管長手方向には間隔を置いて、集水管と直行する方向に線状に存在し、前記分離膜は対となってそれぞれが有する流路材を内側として対向し、前記対となっている分離膜にある流路材が、分離膜の垂直方向から透視して、少なくとも１箇所以上で交差する分離膜エレメント１０。【選択図】図８
2015192941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも順に分離機能層、基材および流路材を有する複数の分離膜と、集水管とを有し、
前記分離膜が集水管の周りに巻回し、
前記流路材は、前記基材側の面に固着した複数の流路材要素からなり、
前記流路材要素は、集水管長手方向には間隔を置いて、集水管と直行する方向に線状に存在し、
前記分離膜は対となってそれぞれが有する流路材を内側として対向し、
前記対となっている分離膜にある流路材が、分離膜の垂直方向から透視して、少なくとも１箇所以上で交差していることを特徴とする分離膜エレメント。
【請求項２】
分離膜リーフに垂直な方向からの透視において、対向する分離膜（Ｉ）の流路材（Ｉ）および分離膜（II）の流路材（II）の形態が異なる請求項１記載の分離膜エレメント。
【請求項３】
流路材（Ｉ）および流路材（II）のいずれかが、直線状の流路材要素から構成され、他方が曲線状の流路材要素から構成される請求項２記載の分離膜エレメント。
【請求項４】
流路材（Ｉ）を構成する複数の流路材要素同士が平行であり、流路材（II）を構成する複数の流路材要素同士が平行であり、流路材（Ｉ）を構成する複数の流路材要素と、流路材（II）を構成する複数の流路材要素（II）とが、透視において異なる角度である請求項２記載の分離膜エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体含まれる成分を分離するために使用される分離膜エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
海水およびかん水などに含まれるイオン性物質を除くための技術においては、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、その孔径や分離機能の点から、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、正浸透膜に分類される。これらの膜は、例えば海水、かん水および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、並びに排水処理および有価物の回収などに用いられており、目的とする分離成分及び分離性能によって使い分けられている。
【０００３】
分離膜エレメントとしては様々な形態があるが、分離膜の一方の面に原流体を供給し、他方の面から透過流体を得る点では共通している。分離膜エレメントは、束ねられた多数の分離膜を備えることで、分離膜エレメント１個あたりの膜面積が大きくなるように、つまり分離膜エレメント１個あたりに得られる透過流体の量が大きくなるように形成されている。分離膜エレメントとしては、用途や目的にあわせて、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、平膜集積型などの各種の形状が提案されている。
【０００４】
例えば、逆浸透ろ過には、スパイラル型分離膜エレメントが広く用いられる。スパイラル型分離膜エレメントは、集水管と、集水管の周囲に巻き付けられた分離機能を有する積層体とを備える。この積層体は、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側流体から分離された透過側流体を集水管へと導くための透過側流路材が積層されることで形成される。スパイラル型分離膜エレメントは、円筒の圧力容器に収納しやすく、原流体に高い圧力を付与することができるので、透過流体を多く取り出すことができる点で好ましく用いられている。
【０００５】
スパイラル型分離膜エレメントでは、一般的に、供給側流体の流路を形成させるために、供給側流路材として、主に高分子製のネットが使用される。また、分離膜本体として、複数の層が積層したものが用いられる。このような分離膜本体は、例えば供給側から透過側へ順に、ポリアミドなどの架橋高分子からなる分離機能層、ポリスルホンなどの高分子からなる多孔性樹脂層、およびポリエチレンテレフタレートなどの高分子からなる不織布の基材を有するものがあげられる。また、透過側流路材としては、分離膜本体へのろ過圧力による分離膜本体の変形を回避し、かつ透過側の流路を確保する目的で、供給側流路材よりも間隔が小さい、トリコットと呼ばれる編み物部材が多く使用されている。
【０００６】
近年、造水コストの低減への要求の高まりから、分離膜エレメントの高性能化が求められている。例えば、分離膜エレメントの分離性能の向上、ならびに単位時間および単位圧力あたりの透過流体量の増大である。この要求へ対応するために、各流路部材等の分離膜エレメント部材の性能向上が提案されている。
具体的には、特許文献１では、透過側流路部材の代替として、凹凸に賦形されたシート状物を備えるエレメントが提案されている。特許文献２では、凹凸を有する多孔性支持体と分離活性層とを備えるシート状分離膜を備えることで、ネットなどの供給側流路部材やトリコットなどの透過側流路部材を必要としない分離膜エレメントが提案されている。
さらに、特に長期間にわたり運転を行った際の性能の安定化を狙って、特許文献３では、分離膜本体とは異なる組成を有した複数の透過側流路材要素を、集水管に直行する方向において前記分離膜本体の一端から他端まで直線状に設けた分離膜エレメントが提案されている。
しかし、この方式においても、透過流体量が満足いくものではなかった。さらには、分離膜エレメントにおけるその後の製造工程において、分離膜から構成された積層体をエレメントの中心に位置する集水管にスパイラル状に巻回させる際に、巻きずれや巻きじわの発生という不具合がしばしばあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２４７４５３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９９５９０号公報
【特許文献３】国際公開第２０１３／００５８２６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、造水性能および分離性能が高い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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成からなる。
（１）少なくとも順に分離機能層、基材および流路材を有する複数の分離膜と、集水管とを有し、
前記分離膜が集水管の周りに巻回し、
前記流路材は、前記基材側の面に固着した複数の流路材要素からなり、
前記流路材要素は、集水管長手方向には間隔を置いて、集水管と直行する方向に線状に存在し、
前記分離膜は対となってそれぞれが有する流路材を内側として対向し、
前記対となっている分離膜にある流路材が、分離膜の垂直方向から透視して、少なくとも１箇所以上で交差していることを特徴とする分離膜エレメント。
（２）分離膜リーフに垂直な方向からの透視において、対向する分離膜（Ｉ）の流路材（Ｉ）および分離膜（II）の流路材（II）の形態が異なる前記分離膜エレメント。
（３）流路材（Ｉ）および流路材（II）のいずれかが、直線状の流路材要素から構成され、他方が曲線状の流路材要素から構成される前記の分離膜エレメント。
（４）流路材（Ｉ）を構成する複数の流路材要素同士が平行であり、流路材（II）を構成する複数の流路材要素同士が平行であり、流路材（Ｉ）を構成する複数の流路材要素と、流路材（II）を構成する複数の流路材要素（II）とが、透視において異なる角度である前記分離膜エレメント。
【００１０】
なお、本発明では分離機能層および基材の組合せを「分離膜本体」という。分離機能層と基材との間に別の層がある構造も「分離体本体」に含まれる。また本発明で言及していない層が、分離機能層側と反対に基材に設けられている構造も「分離膜本体」に含まれる。
また、本発明では分離膜本体および分離膜の基材に結合した透過側の流路材の組合せを「分離膜」という。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、造水性能および分離性能が高い、分離膜エレメントを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来から知られている分離膜の一形態を示す斜視図である。
【図２】２つの流路材が、少なくとも１箇所以上で交差するように配置されている対向する分離膜斜視図である。
【図３】本発明の分解膜の一態様を示す断面図である。
【図４】従来の技術の分離膜の断面図である。
【図５】直線状の流路材要素を示す平面図である。
【図６】破線状の流路材要素を示す平面図である。
【図７】分離膜の断面図である。
【図８】分離膜エレメントの一形態を示す展開斜視図である。
【図９】一般的なスパイラル型分離膜エレメントの構造図である。
【図１０】２つの分解膜の向かい合わせの形態を示す一例の図である。
【図１１】２つの分解膜の向かい合わせの形態を示す一例の図である。
【図１２】分離膜の横面模式図である。
【図１３】分離膜本体の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
〔１．分離膜エレメント〕
一般的なスパイラル型の分離膜エレメントを図９に示す。この分離膜エレメント５０においては、集水管６の周りに、複数の分離膜本体２と供給側流路材５８と透過側流路材５９とから構成される積層体６０がスパイラル状に巻回された巻囲体５１がある。そして巻囲体５１の長手方向両端に、原流体５２が通過可能な端板５３と、濃縮水５４が通過可能な端板５５が配置され、各端板５３，５５にはそれぞれシール材５６が装着されている。全体がパイプ状圧力容器（図示略）に収容され、各端板５３，５５と圧力容器内周面との間がシール材５６によってシールされる。透過側流体５７は、集水管６から送り出される。分離膜エレメント５０は、必要に応じて、要求本数だけ、長手方向に連接して使用される。
【００１４】
〔２．分離膜〕
（２−１）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、図１３に示すように、分離膜本体２が、分離機能層２０３と基材２０１との間に、多孔性支持層２０２が存在する複合膜であってもよい。
【００１５】
＜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５ｎｍ以上３０００ｎｍ以下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５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
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。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。
【００１７】
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意味する。
【００１８】
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。
【００１９】
＜多孔性支持層＞
多孔性支持層は、本発明では必須とするものではないが、この層があることが好ましい。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。
【００２０】
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材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。
【００２１】
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。
【００２２】
＜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する。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。
【００２３】
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であれば、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作用するので、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。  
【００２４】
（２−２）分離膜の概要
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。本発明では、分離膜は、分離膜本体と分離膜本体上に存在する流路材とを備える。
【００２５】
このような分離膜の例を、図２（Ａ）を用いて説明する。図２（Ａ）の下にある分離膜１（II）を説明する。本実施形態の分離膜１（II）は、分離膜本体２（II）と透過側の流路材要素３（II）とを備える。分離膜本体２（II）は、供給側の面２１と透過側の面２２とを備える。
【００２６】
本発明において、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、図１３に示すように、基材２０１及び分離機能層２０３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。
【００２７】
説明を図２に戻す。流路材要素（II）３は、分離膜本体２（II）の透過側の面２２のほうに、流路を形成するように設けられている。ここまで図２（Ａ）の下に記載した分離膜１（II）について説明したが、図２（Ａ）の上に記載した分離膜１（Ｉ）についても、先に説明した符号（II）を符号（Ｉ）に置き換えれば、同じ構成である。また分離膜の各部の詳細については後述する。
【００２８】
図中にはｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の方向軸を示してある。図２に示すように、分離膜本体２（II）はz軸方向に観察すると長方形であり、ｘ軸およびｙ軸は、分離膜本体２（II）の形状である長方形の辺にそれぞれ平行である。ｘ軸の方向は集水管の長手方向であり，本発明の分離膜では幅方向とも定義される。またy軸の方向は集水管の長手方向に直交する方向である。  
【００２９】
（２−３）透過側流路材
＜概要＞
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透過側の流路材（本発明において、単に「流路材」と称することがある。）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、流路材が存在していることを意味する。複数の流路材要素が集まって流路材を形成している。流路材の構成の詳細は以下のとおりである。
【００３０】
＜流路材の構成成分＞
流路材要素は、分離膜本体で使用される材料とは異なる組成を有する材料であることが好ましい。特に、流路材要素の組成は、分離膜本体のうち、流路材要素が形成されている面の組成とは異なることが好ましく、さらに分離膜本体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。
【００３１】
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い。またウレタン樹脂、エポキシ樹脂などのポリマーも選択できる。これらの樹脂を単独もしくは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。
【００３２】
＜流路材の形状および配置＞
＜＜概要＞＞
従来から透過側の流路材に広く用いられていたトリコットは編み物であり、立体的に交差した糸で構成されている。つまり、トリコットは、二次元的に連続した構造を有している。このようなトリコットが流路材として適用された場合、流路の高さはトリコットの厚みよりも小さくなる。すなわち、トリコットの厚みの全てを流路の高さとして利用することはできない。
【００３３】
これに対して、図２（Ａ）に示す複数の流路材要素３（I）は、分離膜表面において互いに重ならないように配置されている。複数の流路材要素３（II）でも同様の配置である。よって、本発明での流路材要素３の高さ（すなわち厚み）は全て、流路の高さとして活用される。よって、本発明の流路材（Ｉ）および流路材（II）が適用された場合、流路材要素３の高さと同じ厚みを有するトリコットが適用された場合よりも、流路は厚み方向に広くなる。つまり、流路の断面積がより大きくなるので、流動抵抗はより小さくなる。
【００３４】
流路材が内側となるように分離膜を重ね合わせた場合、図３に示すとおり向かい合う分離膜１（Ｉ）および分離膜１（II）の透過側の面に、それぞれ流路材要素３（Ｉ）および流路材要素（II）が設けられる。いずれか一方の分離膜本体に流路材を備える分離膜と、流路材を備えない分離膜とが重ねられている場合に比較して、両方の分離膜に流路材が設けられた分離膜のほうが一種類だけ準備すればいいという長所がある。さらには、同じ流路断面積を確保しようとした場合。分離膜に設けられる流路材のアスペクト比（幅と高さの比）を低くすることができ、流路材要素の設置が容易になる。
【００３５】
ここで、分離膜が向かい合う、とは、２枚の分離膜が積層されている状態もあるが、１枚の分離膜を折り畳んだ上で集水管６を軸にスパイラル状に巻囲した際に、分離膜自身が重なる場合も含む。
図４に示すとおり、流路材要素３（Ｉ）を備えた分離膜１（Ｉ）と流路材要素３（II）を備えた流路材（II）とを重ね合わせた場合、向かい合う２枚の複数の流路材によって形成された互いの凹凸形状が、その相対位置によっては互いに嵌まり合うことになる。その結果、流路の断面積が減少し、透過流体量が低下する。また、その後の分離膜エレメントの製造工程において、分離膜をエレメントの中心に位置する集水管にスパイラル状に巻回させる際においても、向かい合う分離膜の相互の位置が拘束されることによる巻きずれや巻きじわの発生といった不具合につながることもあった。この現象によって分離膜エレメントの性能を低下させる可能性は否定できなかった
図２に本発明の例を示す。分離膜本体２（Ｉ）には、図２（Ａ）に示すように、分離膜本体２（Ｉ）の供給側の面２１とは反対の側に位置する透過側の面２２に、複数の直線状の流路材要素３（Ｉ）が設けられて、分離膜（Ｉ）を構成している。同様に、分離膜本体２（II）には、透過側の面２２に直線状の流路材要素３（II）が設けられ、分離膜（II）を構成している。複数の流路材要素３（Ｉ）が集まって流路材を形成している。また複数の流路材要素３（II）が集まって流路材を形成している。図２（Ａ）においては、分離膜１（Ｉ）では流路材を構成する流路材要素同士が平行になるように配置されている。分離膜１（II）でも同様である。そして、図２（Ｂ）に示すように、それぞれのふたつの分離膜が、それぞれが有する流路材が向かい合うように重ねて分離膜の対４を形成している。
図２（Ｂ）に示すように、分離膜１（Ｉ）にある流路材と分離膜１（II）にある流路材が、分離膜リーフに垂直な方向（ｚ軸の方向）からの透過観察で少なくとも１箇所以上で交差するように配置されている。これによって互いの流路材が嵌まり合うことなく透過側流路の断面積を確保できる。かつ、複雑で高度な製造方法を用いることなく分離膜エレメントを構成することが可能になる。
【００３６】
また、各図に示した形態では、ｘ軸方向では複数の流路材要素が離れて、分離膜本体上に固着されている。かような配置で複数の流路材要素があることで、分離膜１は、後述の分離膜エレメント５０に組み込まれたときに、流体の圧力損失を低く抑えることができる。流路体要素は線状の形態を有するが、図５に示すように実線状の形状を有してもよく、図６に示すように破線状の形状を有していてもいい。それぞれの流路材要素は分離膜本体の一端から他端まで設けられている。つまり、図８のように集水管６の周りに分離膜の対４を巻回させて分離膜エレメント１０としたときに、流路材４は、巻回方向、すなわち分離膜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。
【００３７】
図６に示すように流路材要素３が破線の場合、線方向の線の間隔ｅであることが、好ましい。さらに、間隔ｅは、１ｍｍ以下を満たすことがより好ましく、０．５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３８】
図５のように流路材要素３が実線の形状のとき、加圧ろ過時に膜落ち込みが抑制される。膜落ち込みとは、膜がろ過圧力により変形して、流路材要素３同士の隙間である流路に落ち込んで流路を狭めることである。
【００３９】
複数の流路材要素３は、ｘ軸方向において間隔をおいて存在する。上述したように、図５および図６では、流路材要素３が、ｙ軸方向の分離膜本体２の一端から他端まで実線の形態または破線の形態で存在している。流路材が「分離膜本体の一端から他端まで設けられている」という形態は、流路材が分離膜本体２の縁まで設けられている形態と、縁近傍において流路材が設けられていない領域がある形態との両方を包含する。つまり、流路材は、透過側の流路を形成できる程度に、ｙ軸方向にわたって分布していればよく、分離膜本体において、流路材が設けられない部分があってもよい。例えば、透過側の面における他の分離膜との接着部分には、流路材が設けられる必要はない。また、その他の仕様上または製造上の理由により、分離膜の端部などの一部の箇所に、流路材が配置されない領域が設けられていてもよい。
【００４０】
ｘ軸方向においても、流路材要素３は、分離膜本体の全体にわたって、ほぼ同じ幅、ほぼ同じ間隔、ほぼ同じ占有面積で配置されることができる。ただし、ｙ軸方向における分布と同様に、透過側の面における他の分離膜との接着部分には、流路材が設けられる必要はない。また、その他の仕様上または製造上の理由により、分離膜の端部などの一部の箇所に、流路材が配置されない領域が設けられていてもよい。
【００４１】
＜＜分離膜本体および流路材の寸法＞＞
図５〜図７に示すａ〜ｆは下記の値を意味する。
【００４２】
ａ：分離膜本体２の長さ
ｂ：分離膜本体２の上でのｘ軸方向における流路材要素３の間隔
ｃ：流路材要素の高さ（流路材要素３と分離膜本体２の透過側の面２２との高低差）
ｄ：流路材要素３の幅
ｅ：分離膜本体２のｙ軸方向における上記流路材の間隔
ｆ：流路材要素３の長さ
値ａ〜ｆの測定には、例えば、市販の形状測定システムまたはマイクロスコープなどを用いることができる。各値は、１枚の分離膜において３０箇所以上で測定を行い、それらの値を総和した値を測定総箇所の数で割って平均値を算出することで、求められる。このように、少なくとも３０箇所における測定の結果得られる各値が、上記範囲を満たせばよい。
【００４３】
（分離膜本体の長さａ）
長さａは、図面におけるｙ軸方向における分離膜本体２の一端から他端までの距離である。この距離が一定でない場合、１枚の分離膜本体２において３０箇所以上の位置でこの距離を測定し、平均値を求めることで長さａを得ることができる。
【００４４】
（幅方向での流路材間隔ｂ）
幅方向（すなわち集水管の長手と平行な方向、ｘ軸方向）における流路材要素３の間隔ｂは、流路５の幅に相当する。１つの断面において１つの流路５の幅が一定でない場合、つまり隣り合う２つの流路材要素３の側面が平行でない場合は、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７に示すように、第２方向に垂直な断面において、流路材要素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つの流路材要素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。任意の３０箇所以上の断面において、流路材要素３の間隔を測定して、それぞれの断面において平均値を算出する。そして、こうして得られた平均値の相加平均値をさらに算出することで、間隔ｂが算出される。
【００４５】
間隔ｂが大きくなるにつれて圧力損失が小さくなるものの、膜落ち込みが生じやすくなる。逆に間隔ｂが小さいほど膜落ち込みが生じにくくなるが、圧力損失は大きくなる。圧力損失を考慮すると、間隔ｂは０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上、または０．３ｍｍ以上であることが好ましい。また、膜落ち込みの抑制の視点から、間隔ｂは５ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下、または０．８ｍｍ以下であることが好ましい。
【００４６】
これらの上限および下限は任意に組み合わせられる。例えば、間隔ｂは、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましく、この範囲であれば、膜落ち込みを抑えながら圧力損失を小さくすることができる。間隔ｂはより好ましくは、０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。
【００４７】
（流路材の高さｃ）
高さｃとは、流路材と分離膜本体の透過側表面との高低差である。具体的には、図７に示すように、ｘ軸―ｚ軸平面での断面図における、流路材要素３の最も高い部分と分離膜本体の透過側面との高さの差である。すなわち、高さにおいては、基材中に含浸している部分の厚みは考慮しない。高さｃは、３０箇所以上の流路材要素３について高さを測定し、平均して得られる値である。流路材の高さｃは、同一の平面内における流路材の断面の観察によって得られてもよいし、複数の平面における流路材の断面の観察によって得られてもよい。
【００４８】
高さｃは、エレメントの使用条件および目的などに応じて適宜選択できるが、例えば以下のように設定されてもよい。
【００４９】
高さｃが大きい方が流動抵抗が小さくなる。よって、高さｃは０．０３ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以上または０．１ｍｍ以上であることが好ましい。その一方で、高さｃが小さい方が、１つのエレメント当たりに充填される膜の数が多くなる。よって、高さｃは、０．８ｍｍ以下、０．４ｍｍ以下または０．３２ｍｍ以下であることが好ましい。これらの上限および下限は組み合わせ可能であり、例えば、高さｃは、０．０３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上０．３２ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５０】
また、隣り合う２つの流路材の高さの差が小さいことが好ましい。高さの差が大きいと加圧ろ過時に分離膜の歪みが生じるので、分離膜に欠陥が発生することがある。隣接する２つの流路材の高低差は、０．１ｍｍ以下であることが好ましく、０．０６ｍｍ以下であることがより好ましく、０．０４ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００５１】
同様の理由から、分離膜に設けられた全ての流路材の最大高低差は０．２５ｍｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは０．１ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．０３ｍｍ以下である。
【００５２】
（流路材の幅ｄ）
流路材要素３の幅ｄは、次のように測定される。まず、幅方向（すなわち集水管の長手と平行な方向、ｘ軸方向）での切断面において、１つの流路材要素３の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図７に示すような上部が細く下部が太い流路材要素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。このような平均値を少なくとも３０箇所の断面において算出し、その相加平均を算出することで、１枚の膜当たりの幅ｄを算出することができる。
【００５３】
流路材要素３の幅ｄは好ましくは０．２ｍｍ以上または０．３ｍｍ以上である。幅ｄが０．２ｍｍ以上であることで、分離膜エレメントの運転時に流路材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。幅ｄは、好ましくは２ｍｍ以下または１．５ｍｍ以下である。幅ｄが２ｍｍ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。
【００５４】
流路材の幅がｘ軸方向での流路材間隔ｂよりも広いことで、流路材にかかる圧力を分散することができる。
【００５５】
流路材要素３は、その長さがその幅よりも大きくなるように形成されている。このように長い流路材要素３は「壁状物」とも称される。
【００５６】
（長さ方向での流路材間隔ｅ）
図６に示すように、流路材要素が破線の形態である場合、長さ方向（すなわち集水管の長手と垂直な方向、ｙ軸方向）ｙにおける流路材要素３での生じる間隔ｅは、その流路材要素３間隔の最短距離である。図５に示すように、流路材要素３がｙ軸方向において、実線の形状で存在する場合、間隔ｅは０ｍｍとなる。  間隔ｅは、好ましくは５ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。間隔ｅが上記範囲内であることで、膜落ち込みが生じても膜への機械的負荷が小さく、流路閉塞による圧力損失を比較的小さくすることができる。なお、間隔ｅの下限は、０ｍｍである。
【００５７】
（流路材要素の長さｆ）
流路材要素の長さｆは、分離膜本体２の長さ方向（つまりｙ軸方向）における流路材要素の長さである。長さｆは、１枚の分離膜１内で、３０個以上の流路材要素３の長さを測定し、その平均値を算出することで求められる。流路材の長さｆは、分離膜本体の長さａ以下であればよい。流路材の長さｆが分離膜本体の長さａと同等のときは、流路材要素３が分離膜１の巻回方向内側端部から外側端部へ連続的に設けられていることを指す。長さｆは、好ましくは１０ｍｍ以上または２０ｍｍ以上である。長さｆが１０ｍｍ以上であることで、圧力下でも流路が確保される。
【００５８】
（形状）
ｘ軸−ｚ軸平面での流路材要素の断面形状は特に限定されないが、流路の流動抵抗を少なくし、流路の形状変形が極小であるような形状が選択され得る。これらの点で、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。
【００５９】
流路材要素の断面形状が台形の場合、例えば図７において上底の長さと下底の長さとの差が大きすぎると、小さい方に接する膜で過圧力による膜落込みが生じやすくなる。例えば、流路材の上底の方が下底よりも短い場合、その間の流路においては、上部の幅は下部の幅よりも広い。よって、上の膜が下に向かって落ち込みやすい。そこで、このような落ち込みを抑制するために、流路材要素の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。
流路材要素は、流動抵抗を低減する観点から、後述の分離膜の面に対して垂直な壁面を有することが好ましい。また、流路材要素は、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。
【００６０】
ただし、ろ過圧力による流路材潰れが著しくない範囲であれば、流路材要素の断面において、その上辺が丸みを帯びていても良い。
【００６１】
流路材要素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要素の形状を調整することができる。
（流路材要素の配置）
また、分離膜（Ｉ）および分離膜（II）が有するそれぞれの流路材は、分離膜の対に垂直な方向での透視で平少なくとも１箇所以上で交差するように配置されている。
分離膜要素の形状は、直線状であっても、曲線状（波形を含む）でもよい。直線状の場合、エレメントを構成する向かい合う分離膜の透過側の面に設けられた流路材要素と分離膜本体によって形成された凹凸が、その相対位置によっては互いに嵌まり合う事態を避けるために、向かい合う分離膜の透過側の面に設けられた流路材（Ｉ）および流路材（II）が、分離膜の対に垂直な方向から透視して少なくとも１箇所以上で交差するようにするする。すなわち流路材（Ｉ）および流路材（II）が透視において異なる形状を有していることが好ましい。例えば、流路材（Ｉ）と流路材（II）の流路材が、それぞれストライプの形状を有し、そのストライプが透視において重ならないようにすることができる
図１０に示すように、分離膜同士の配置角度をずらして重ね合う方法が例示される。さらに、図２に示すように流路材要素を分離膜の膜面長さ方向に対して一定の角度を有した直線状として平行に複数に設け流路材とし、得られた分離膜を重ね合わせて分離膜の対としてもよい。
また図示していないが、複数の流路材要素を直線かつ流路材要素同士を平行とし、長さ方向（すなわち集水管の長手方向と直交、ｙ方向）とは角度をつけて配置した分離膜を用意し、それを折り返して、必要あれば折り返し部分またはその近傍でさらに切断して、分離膜（Ｉ）および分離膜（II）としても、分離膜の垂直方向から透視して、複数の箇所で交差することができる。
その他の形状として、例えば図１１に示す膜面方向から見て、連続した曲線状（波形を含む）、さらには図示しないが、曲線状、鋸歯状であってもよい。この場合、実線形状、破線の形状いずれであってもいい。
また、お互いの流路材が嵌まり合わないよう、一箇所以上で交差していることを条件に、双方の分離膜の流路材の平面方向における形状が異なっていてもよい。例えば向かい合う分離膜の流路材の平面方向における形状の一方が直線状、もう一方が曲線状であることなどが挙げられる。この場合、実線の形状、破線の形状いずれであってもいい。
【００６２】
また、流路材要素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、図７に示される流路材の幅方向の間隔ｂが一定でなく、かつ、隣り合う流路材要素３同士が接しないことを包含する。
【００６３】
また、流路材要素の長手方向の線と集水管の長手方向とが成す角度は、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、透過流体が効率良く集水管に集められる。
【００６４】
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にろ過圧が作用し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。分離膜本体の透過側の面に、例えばホットメルト法のように、溶融した材料を固着させることで流路材要素を配置する場合は、処理温度や選択するホットメルト用樹脂の種類を変更することで、要求される分離特性および透過性能の条件を満足できるように、流路材の形状を自由に調整することができる。
【００６５】
流路材要素３の分離膜の平面での形状は、線状、曲線状（波線状を含む）等であってもよい。
【００６６】
（投影面積比）
透過側流路の流動抵抗を低減し、流路を安定に形成させるという観点からは、分離膜に対する流路材の面積の比率が０．０３以上０．８５以下であることが好ましく、０．１５以上０．８５以下であることがより好ましく、０．２以上０．７５以下であることがさらに好ましく、０．３以上０．６以下であることがさらに好ましい。なお、この比率は、分離膜を５ｃｍ×５ｃｍで切り出し、分離膜の面に垂直な方向に投影した時に得られる流路材の投影面積を、切り出し面積（２５ｃｍ２）で割った値である。また、この値は、上述の式ｄｆ／（ｂ＋ｄ）（ｅ＋ｆ）で表すこともできる。
【００６７】
〔３．分離膜エレメント〕
（３−１）概要
図８に示すように、分離膜エレメント１０は、集水管６と、上述したいずれかの構成を備え、集水管６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５０は、図示しない端板等の部材をさらに備える。
【００６８】
（３−２）分離膜および分離膜の対
＜概要＞
本発明の分離膜エレメントは、上述の分離膜の対が集水管の周囲に巻回している。図８は分離膜の対４が集水管６の周りに巻回している途中の段階の概念図である。分離膜の対４は、集水管の周囲に巻回されており、分離膜の対４の幅方向（ｘ軸方向）が集水管の長手方向に沿うようにして巻回される。
【００６９】
よって、流路材要素３は、分離膜本体２の透過側の面において、少なくとも集水管６の長手方向に間隔をおいて配置される。分離膜（Ｉ）にある流路材要素と分離膜（II）にある流路材要素によって形成される流路は、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、透過流体が集水管に到達し易く、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。
【００７０】
上述したように、流路材要素は分離膜の縁まで達していなくてもよい。
【００７１】
＜分離膜の対がなす封筒状形態＞
図２に示すように、分離膜１（Ｉ）および分離膜１（II）が、分離膜の対４を形成する。上述のとおり分離膜１（Ｉ）は、分離機能層（Ｉ）、基材（Ｉ）を有する分離膜本体２（Ｉ）ならびに流路材要素３（Ｉ）を含む。分離膜１（II）は分離機能層（II）、基材（II）を有する分離膜本体２（II）ならびに流路材要素３（II）を含む。
【００７２】
図示していないが、分離膜本体（Ｉ）と分離膜本体（II）とは、集水管と結合する辺以外の３辺で液密に封止されることになる。その結果、流路材（Ｉ）および流路材（II）を挟む分離膜（Ｉ）と分離膜（II）は封筒状になり、透過流体は原流体から隔離される。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などが挙げられる。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。
【００７３】
さらに分離膜の対を構成するひとつの分離膜は、その供給側の面が、供給側流路材（図示していない）を挟んで、他の分離膜の対を構成する分離膜の対外側の面、すなわち供給側の面と対向する。
【００７４】
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、すなわち集水管近くの辺は、折りたたみ又は封止により閉じられている。分離膜の端部における撓みが発生しにくいことから、が封止好ましい。さ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。なお、リークとは、設計の意図を超えて、原流体側と透過流体側がシールされずに連通してしまうことを指す。
【００７５】
こうしてリークの発生が抑制されることで、封筒状膜の処理水の回収率が向上する。封筒状膜の回収率とは、次のように求められる。すなわち、水中で分離膜エレメントのエアリークテスト（air leak test）を行って、リークが発生した封筒状膜数をカウントする。そのカウント結果に基づいて、（エアリークが発生した封筒状膜の数／評価に供した封筒状膜の数）の比率を、封筒状膜の回収率として算出する。
【００７６】
具体的なエアリークテストの方法は、以下のとおりである。分離膜エレメントの集水管の端部を封止し、もう一方の端部から空気を注入する。注入された空気は集水管の孔を通過して分離膜の透過側に到達するが、上記のように分離膜の折りたたみが不十分で折り目近傍で撓みが生じたりして空隙が存在すると、空気がその空隙を移動してしまう。その結果、分離膜の供給側へ空気が移動し、分離膜エレメントの端部からから供給側の水中に空気が到達する。このようにエアリークを気泡の発生として確認することができる。
【００７７】
折りたたみによって分離膜の対を形成する場合、元の分離膜が長いほど分離膜の折りたたみに要する時間は長い。しかし、分離膜の供給側面を、折りたたみでなく封止することで、分離膜が長くても製造時間の増大を抑制することができる。
【００７８】
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、前述のとおり１枚の膜が折りたたまれたものであってもよい。
１枚の膜を折りたたんで分離膜リーフを作成する場合は、例えば、分離膜の平面上における折りたたまれる分離膜の中心線を基準として非対称になるよう形成することで、簡単に所望の分離膜リーフを作成することが可能となる。
【００７９】
（３−３）透過側流路
上述したように、分離膜には透過側の流路材を備えている。透過側の流路材によって、封筒状膜の内側、つまり向かい合う分離膜の透過側の面の間には、流路材により透過側流路が形成される。
【００８０】
（３−４）供給側流路
（供給側流路材）
分離膜エレメントでは、重なり合う分離膜同士の供給側の面の間に、分離膜１に対する投影面積比が０を超えて１未満となる供給側流路材を備える（図示せず）。供給側流路材の投影面積比は０．０３以上０．５０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。投影面積比が０．０３以上０．５０以下であることで、流動抵抗が比較的小さく抑えられる。なお、投影面積比とは、分離膜と供給側流路材を５ｃｍ×５ｃｍで切り出し、供給側流路材を分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる投影面積を切り出し面積で割った値である。
【００８１】
供給側流路材の高さは、後述するように各性能のバランスや運転コストを考慮すると０．５ｍｍを超えて２．０ｍｍ以下が好ましく、０．６ｍｍ以上１．０ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００８２】
供給側流路材の形状は特に限定されず、連続形状を有していてもよいし、不連続な形状を有していてもよい。連続形状を有する流路材としては、フィルムやネット等の部材が挙げられる。ここで、連続形状とは、実質的に流路材の全範囲において連続であることを意味する。連続形状には、造水量が低下するなどの不具合が生じない程度に、流路材の一部が不連続となる箇所が含まれていても良い。まなお、供給側の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。
【００８３】
（３−５）集水管
集水管は、その中を透過流体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６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。
【００８４】
〔４．分離膜エレメントの製造方法〕
（４−１）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。
【００８５】
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。なお、化学処理の前または後で、エンボス等によって分離膜本体に凹凸を形成してもよい。
【００８６】
（４−２）透過側の流路材の分離膜本体への配置
分離膜の製造方法は、分離膜本体の透過側の面に、不連続な流路材を設ける工程を備える。この工程は、分離膜製造のどの時点で行われてもよい。例えば、流路材は、基材上に多孔性支持層が形成される前に設けられてもよいし、多孔性支持層が設けられた後であって分離機能層が形成される前に設けられてもよいし、分離機能層が形成された後、上述の化学処理が施される前または後に行われてもよい。
【００８７】
流路材を配置する方法は、例えば、柔らかな材料を分離膜上に配置する工程と、それを硬化する工程とを備える。具体的には、流路材の配置には、紫外線硬化樹脂、化学重合、ホットメルト、乾燥等が利用される。特に、ホットメルトは好ましく用いられ、具体的には、熱により樹脂等の材料を軟化する（つまり熱溶融する）工程、軟化した材料を分離膜上に配置する工程、この材料を冷却により硬化することで分離膜上に固着させる工程を含む。
【００８８】
流路材を配置する方法としては、例えば、塗布、印刷、噴霧等が挙げられる。また、使用される機材としては、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、スパイラル型コーター、押出型コーター、印刷機、噴霧器などが挙げられる。
【００８９】
（４−３）供給側流路の形成
供給側流路材が、分離膜本体と異なる素材で形成された不連続な部材である場合、供給側流路材の形成には、透過側流路材の形成と同じ方法およびタイミングを適用することができる。
【００９０】
また、分離膜本体との異素材で供給側流路材を形成するのではなく、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法で分離膜の供給側に高低差を付与してもよい。
【００９１】
（４−４）分離膜リーフの形成
分離膜リーフは、２つの分離膜を供給側の面が内側になるようにして重ねたものである。この場合、１枚の分離膜を供給側の面が内側を向くように折りたたむことで形成してもよいし、別々の２枚の分離膜を貼り合わせることで形成してもよい。
【００９２】
分離膜エレメントの製造方法は、折りたたむ辺、または封止した辺が巻囲の内側になるように、分離膜リーフを積層配置し、集水管を軸に巻囲する工程を備えることが好ましい。封止する工程においては、２枚の分離膜を、互いの供給側の面が向かい合うように重ねる。さらに、重ねられた分離膜の巻回方向における集水管側の端部、つまり図８における左側端部を封止する。
【００９３】
封止する方法としては、接着剤またはホットメルトなどによる接着、加熱またはレーザなどによる融着、およびゴム製シートを挟みこむ方法が挙げられる。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。
【００９４】
このとき、重ねられた分離膜同士の間に、分離膜とは別に形成された供給側流路材を配置してもよい。上述したように、エンボスまたは樹脂塗布等によって分離膜の供給側の面にあらかじめ高低差を設けることで、供給側流路材の配置を省略することもできる。
【００９５】
供給側の面の封止と透過側の面の封止（封筒状膜の形成）とは、どちらかが先に行われてもよいし、分離膜を重ねながら、供給側の面の封止と透過側の面の封止とを並行して行ってもよい。ただし、巻回時における分離膜でのシワの発生を抑制するためには、隣り合う分離膜が巻回によって長さ方向にずれることを許容するように、幅方向端部における接着剤またはホットメルトの固化等、つまり封筒状膜を形成するための固化等を、巻回の終了後に完了させることが好ましい。
【００９６】
（４−５）封筒状膜の形成
２組以上の分離膜リーフを、それぞれが有する透過側の流路材を対向させて、重ねて貼り合わせることで、封筒状膜を形成することができる。長方形状の封筒状膜においては、長さ方向の一端のみが開口するように、他の３辺を封止する。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。
【００９７】
封筒状膜の形成に用いられる接着剤は、粘度が４０Pa・s以上１５０Pa・s以下の範囲内であることが好ましく、さらに５０Pa・s以上１２０Pa・s以下がより好ましい。接着剤粘度が高すぎる場合には、積層した分離膜リーフを集水管に巻囲するときに、しわが発生し易くなる。しわは、分離膜エレメントの性能を損なうことがある。逆に、接着剤粘度が低すぎる場合には、リーフの端部から硬化前の接着剤が漏出して装置を汚すことがある。また、接着すべき部分以外に接着剤が付着すると、分離膜エレメントの性能が損なわれると共に、流出した接着剤の処理作業により作業効率が著しく低下する。
【００９８】
接着剤の塗布量は、塗布した後に分離膜リーフを重ね合わせて圧着し、分離膜リーフを集水管に巻囲した状態において、伸された接着剤の面積の幅が、分離膜リーフの封止される端部から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。
【００９９】
接着剤としてはウレタン系接着剤が好ましく、主剤のイソシアネートと硬化剤のポリオールの２液を混合する２液硬化式接着剤を用い、混合してから塗布までの時間を調節することで、粘度を４０Pa・S以上１５０Pa・S以下の範囲に調節することが可能である。主剤と硬化剤の混合割合は、接着剤の品種毎の規定に従えばよい。
【０１００】
（４−６）分離膜の巻回
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。
【０１０１】
集水管の周囲に分離膜を巻回するときは、分離膜リーフを、リーフの閉じられた端部、つまり封筒状膜の開口部分が集水管を向くように配置する。このような配置で集水管の周囲に分離膜を巻きつけることで、分離膜をスパイラル状に巻回する。
【０１０２】
集水管にトリコットや基材のようなスペーサーを巻回しておくと、分離膜巻囲時に集水管へ塗布した接着剤が流動し難く、リークの抑制につながり、さらには集水管周辺の流路が安定に確保される。なお、スペーサーは集水管の円周より長く巻回しておけばよい。
【０１０３】
集水管にトリコットを巻回しておくと、分離膜巻囲時に集水管へ塗布した接着剤が流動し難く、リークの抑制につながり、さらには集水管周辺の流路が安定に確保される。なお、トリコットは集水管の円周より長く巻回しておけばよい。
【０１０４】
（４−７）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、分離膜を巻回した後の経時的巻きずれを防止するための端板の取り付け等のさらなる工程を含んでいてもよい。
【０１０５】
〔５．分離膜エレメントの利用〕
分離膜エレメントは、圧力容器に収納して分離膜モジュールとし、さらに、単体、直列または並列に接続して使用されてもよい。
【０１０６】
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、例えば原流体を飲料水などの透過流体と、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。
【０１０７】
流体分離装置の操作圧力は高い方が塩除去率は向上するが、運転に必要なエネルギーも増加すること、また、分離膜エレメントの供給流路、透過流路の保持性を考慮すると、膜モジュールに被処理水を透過する際の操作圧力は、０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下が好ましい。原流体温度は、高くなると塩除去率が低下するが、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、原流体のｐＨが中性領域にある場合、原流体が海水などの高塩濃度の液体であっても、マグネシウムなどのスケールの発生が抑制され、また、膜の劣化も抑制される。
【０１０８】
分離膜エレメントによって処理される流体は特に限定されないが、水処理に使用する場合、原流体としては、海水、かん水、排水等の５００ｍｇ／Ｌ以上１００ｇ／Ｌ以下のＴＤＳ（Ｔｏｔａｌ  Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ  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」で表されるが、１Ｌを１ｋｇと見なして「重量比」で表されることもある。定義によれば、０．４５μｍ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（Ｓ）から換算する。
【実施例】
【０１０９】
（実施例１）
分離機能層および基材からなる分離膜本体として逆浸透膜（幅２５０ｍｍ、厚み０．１４ｍｍ）を準備した。基材側の面分離膜本体は、長さ（Ｌ１寸法）を１０００ｍｍとした。透過側流路はポリプロピレン樹脂を用いて、幅０．２５ｍｍの直線かつ実線の形状の流路体要素を０．１５ｍｍ間隔で、かつ平行に接着させ、流路体を形成した。流路体要素の高さは高さ０．２ｍｍとした。
【０１１０】
枚葉状に切断した流路付き分離膜を用いて、向かい合う分離膜の一方の分離膜をもう一方の分離膜の第２方向に対して５°の角度を設けた状態で合わせて、２枚の分離膜が重なった部分から長方形を切り出して分離膜の対とした。２枚の分離膜にある流路は、複数の箇所において交差している。この分離膜リーフの３辺を接着剤で封止した。前記分離膜の対を１枚用いて、接着剤を使用して集水管に巻回し、直径２インチサイズのスパイラル型の分離膜エレメントを作製した。
【０１１１】
この分離膜エレメントを圧力容器に入れ、造水試験を実施した。得られた造水について塩除去率と造水量を測定したところ、塩除去率は９５．５％、造水量は０．３３ｍ３／ｄａｙであり、良好な性能が得られた。評価条件は、原流体として濃度２５０ｍｇ／Ｌの食塩水を用いて、運転圧力０．３４ＭPａ、運転温度２５℃で、回収率１５％の条件下で１００時間運転を行った。この後の１０分間の運転で得られた透過流体の体積から、分離膜の単位面積あたり、かつ１日あたりの透水量（立方メートル）を、造水量（ｍ３／ｄａｙ）として表した。また、塩除去率については、造水量の測定における１０分間の運転で用いた原流体およびサンプリングした透過流体について、ＴＤＳ濃度を伝導率測定により求め、下記式からＴＤＳ除去率（塩除去率）を算出した。  
塩除去率（％）＝１００×〔１−（透過流体中のＴＤＳ濃度／原流体中のＴＤＳ濃度）〕
評価後の分離膜エレメントを分解してみると、向かい合う双方の分離膜における互いの透過側流路材の嵌まり込みは確認されず、これにより所望の流路面積が十分に確保された状態により、効率の良い、造水性能、および、ろ過性能が、得られていることがわかった。
【０１１２】
＜比較例１＞
分離膜リーフを作成する際に、向かい合う分離膜の一方の分離膜をもう一方の分離膜の膜面長さ方向に対して角度を有することのない状態とした以外は、実施例１と同様にして直径２インチサイズのスパイラル型の分離膜エレメントを作製した。
【０１１３】
この分離膜エレメントについて、実施例１と同じ条件で試験運転を行い、造水した。得られた造水について塩除去率と造水量を測定したところ、塩除去率が９５．１％、造水量は０．２８ｍ３／ｄａｙであり、造水性能が低いことがわかった。
評価後の分離膜エレメントを分解してみると、向かい合う双方の分離膜における互いの流路材の嵌まり込みが確認された。嵌まり込みの結果、透過流体の流路が閉塞され、所望の流路面積が十分に確保されなかった結果、造水性能が低かったと判断できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の膜エレメントは、特に、かん水や海水の脱塩に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【０１１５】
１  分離膜
２  分離膜本体
２０１  基材
２０２  多孔性支持層
２０３  分離機能層
３  流路材要素
４  分離膜の対
５  透過側流路
６  集水管
１０  分離膜エレメント
２１  供給側の面
２２  透過側の面
５０  一般的なスパイラル型の分離膜エレメント
５１  巻囲体
５２  原流体
５３  第一の端板
５４  濃縮流体
５５  第二の端板
５６  シール材
５７  透過側流体
５８  供給側流路材
５９  透過側流路材
６０  積層体
ａ  分離膜長さ
ｂ  透過側流路材の幅方向間隔
ｃ  透過側流路材の高低差
ｄ  透過側流路材の幅
ｅ  透過側流路材の長さ方向の間隔
ｆ  透過側流路材の長さ
Ｒ２  分離膜において巻回方向内側から外側に並んだ透過側流路材の先頭から最後尾までを含む領域
Ｒ３  分離膜の巻回方向外側端部において透過側流路材要素が欠けている領域
Ｌ１  分離膜全体の長さ
Ｌ２  領域Ｒ２の長さ
Ｌ３  領域Ｒ３の長さ
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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