(57)【要約】【課題】分離膜の損傷が軽減され、圧力損失を低減した流路部材を提供する。【解決手段】流路部材１０は、第１フィラメント１１Ａと第２フィラメント１１Ｂとが接合されて形成され、第１フィラメント１１Ａが一方の面で互いに平行に第１方向に延びており、第２フィラメント１１Ｂが他方の面で第１方向と交差する第２方向に延びている第１網１１と、第１網１１の両面よりも平坦な両面を有する第２網１２と、を備えている。第１網１１の両面側に第２網１２が配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１フィラメントと第２フィラメントとが接合されて形成され、前記第１フィラメントが一方の面で第１方向に延びており、前記第２フィラメントが他方の面で前記第１方向と交差する第２方向に延びている第１網と、
前記第１網の両面よりも平坦な両面を有する第２網と、を備え、
前記第１網の両面側に前記第２網が配置されている、流路部材。
【請求項２】
前記第１フィラメントと前記第２フィラメントとが接合された位置を含む基準面からの前記第１フィラメント又は前記第２フィラメントの高さをａとし、隣接する前記第１フィラメント同士又は前記第２フィラメント同士の距離をｂとしたとき、以下の式で定義される水力直径Ｄｈが０．２ｍｍ以上である、請求項１に記載の流路部材。
Ｄｈ＝４ａｂ／（２ａ＋２ｂ）
【請求項３】
前記第２網が織物の網である、請求項１又は２に記載の流路部材。
【請求項４】
前記第２網が５０メッシュ以上の網である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の流路部材。
【請求項５】
前記第１網のメッシュ数が前記第２網のメッシュ数以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の流路部材。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の流路部材と、
前記流路部材の両面に重ね合せられた正浸透膜と、を備える正浸透膜エレメント。
【請求項７】
中心管と、
前記流路部材及び前記正浸透膜によって封筒状に形成され前記中心管の周りに巻き回された膜リーフと、をさらに備え、
前記膜リーフの内部には、流入口から流出口に向かってＵ字状に屈曲しており、かつ前記流入口及び前記流出口を介して前記中心管の内部に連通している内部流路が形成されている、請求項６に記載の正浸透膜エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流路部材及びこの流路部材が配置されている正浸透膜エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、排水処理、海水淡水化、及び浸透圧発電などに逆浸透又は正浸透を利用した分離膜システムの開発が行われている。例えば特許文献１には、逆浸透モジュールを用いた海水淡水化処理とともに正浸透膜を用いた正浸透膜モジュールを用いて高濃度水を希釈した中濃度水を海に排出することにより環境負荷を低減するシステムが提案されている。
【０００３】
また特許文献２には、２枚の正浸透膜の間に多孔性の流路部材が重ねられ、それらの周辺端がエポキシ樹脂などで接合された封筒状の膜リーフが、中心管に巻きつけられて構成されたスパイラル型正浸透膜モジュールが開示されている。そして膜リーフの内部には、中心管に供給された流体が中心管の内部から出て中心管の内部の下流側に入るように流れる蛇行流路が形成されている。この膜リーフの内部の流路には、多孔性の流路部材が配置されている。この多孔性の流路部材として、例えばトリコット編地の流路部材を用いることが記載されている。
【０００４】
トリコット編地の流路部材は、特許文献３に記載のように逆浸透膜モジュールの透過水側の流路部材としても利用されており、凸部分の間の溝が透過水の流路となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７９５４０号公報
【特許文献２】米国特許第４０３３８７８号明細書
【特許文献３】特開２０００−３５４７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２及び特許文献３に記載されているようなトリコット編地の流路部材は流体が一方向に流れやすいように糸が編まれている。従って、その流路部材に一方向に流体を流す場合には流体の流れの圧力損失は小さいが、その流路部材に一方向と反対方向にも流体が流す必要がある場合には、流路部材の流体の流れの圧力損失が大きくなってしまうおそれがあった。また、流路部材の凸部が分離膜と接触することにより分離膜が損傷してしまうおそれもあった。
【０００７】
このような事情に鑑み、本発明は、一方向及びこれと反対方向のそれぞれの流体の流れに対して低い圧力損失を示し、分離膜の損傷を低減する流路部材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】
【０００８】
本発明は、
第１フィラメントと第２フィラメントとが接合されて形成され、前記第１フィラメントが一方の面で第１方向に延びており、前記第２フィラメントが他方の面で前記第１方向と交差する第２方向に延びている第１網と、
前記第１網の両面よりも平坦な両面を有する第２網と、を備え、
前記第１網の両面側に前記第２網が配置されている、流路部材を提供する。
【０００９】
さらに本発明は、
上記の流路部材と、
前記流路部材の両面に重ね合せられた正浸透膜と、を備える正浸透膜エレメントを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の流路部材の構成によれば、第１フィラメント同士の間又は第２フィラメント同士の間に形成される流路において、一方向に流体が流れる場合の圧力損失とその一方向と反対方向に流体が流れる場合の圧力損失はほぼ等しい。従って、本発明の流路部材は、一方向及びこれと反対方向のそれぞれの流体の流れに対して低い圧力損失を示す。また、第１網の両面側には第１網の両面よりも平坦な両面を有する第２網が配置されており、この第２網が分離膜と接触することになるので、分離膜の損傷が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１（ａ）は本実施形態の流路部材の断面図、図１（ｂ）は本実施形態の流路部材に正浸透膜を重ねた場合の断面図
【図２】図２（ａ）は本実施形態の第１網の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ１−Ａ１線に沿った断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ１−Ｂ１線に沿った断面図
【図３】図２（ｃ）の一部を拡大した断面図
【図４】図４（ａ）は本実施形態の第２網の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ２−Ａ２線に沿った断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ２−Ｂ２線に沿った断面図
【図５】図５（ａ）は変形例に係る第２網の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ３−Ａ３線に沿った断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ３−Ｂ３線に沿った断面図
【図６】本実施形態の正浸透膜モジュールの模式的な断面図
【図７】図７（ａ）は中心管に巻き回される前の積層体の斜視図、図７（ｂ）は中心管の回りに積層体が巻き回された正浸透膜エレメントの模式的な断面図
【図８】中心管及び膜リーフの内部の流体の流れを示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１（ａ）に本実施形態に係る流路部材１０を示す。流路部材１０は、第１網１１と第２網１２とを備えている。第１網１１の両面側には、第２網１２が配置されている。この流路部材は典型的には後述する正浸透膜エレメント２に用いられるものであり、例えば、図１（ｂ）に示すように正浸透膜１３の間に配置されてこの部分に流体を流すための流路を形成する。
【００１４】
第１網１１は、第１フィラメント１１Ａと第２フィラメント１１Ｂが接合されて形成されている。図２（ａ）に示す通り、第１フィラメント１１Ａは第１網１１の一方の面で第１方向に延びている。また、第２フィラメント１１Ｂは第１網１１の他方の面で第１方向と交差する第２方向に延びている。図２（ａ）では第１フィラメント１１Ａと第２フィラメント１１Ｂとは互いに直交しているが、必ずしも直交する必要はない。例えば、第１フィラメント１１Ａと第２フィラメント１１Ｂとのなす鋭角が３０〜８０°となるように、第１フィラメント１１Ａと第２フィラメント１１Ｂとが交差していてもよい。
【００１５】
第１フィラメント１１Ａ及び第２フィラメント１１Ｂは、例えばナイロン、ポリエステル、ポリエチレン又はポリプロピレン等の樹脂である。すなわち、第１網１１は樹脂製の網である。第１フィラメント１１Ａと第２フィラメント１１Ｂとの接合は融着により行ってもよいし、接着剤などを用いて接合してもよい。ただし、第１網１１の強度を確保する観点から、融着による接合が望ましい。具体的には、例えば押出機のダイスの内外２つの円周上に配置した多数のノズル孔を逆方向に回転させながら、第１フィラメント１１Ａと第２フィラメント１１Ｂとを押し出し、それらが交差する部分で第１構成糸２２Ａと第２構成糸２２Ｂとを互いに融着させて冷却槽に浸漬した後に引き上げることにより第１網１１を得ることができる。
【００１６】
第１フィラメント１１Ａと第２フィラメント１１Ｂとが接合された位置を含む基準面を観念する。図３に示すように、第１フィラメント１１Ａは、第１網１１の厚み方向に基準面から高さａだけ突出しており、第２フィラメント１１Ｂも、第１フィラメント１１Ａと反対側に第１網１１の厚み方向に基準面から高さａだけ突出している。このようにして、第１網１１の一方の面には、隣接する第１フィラメント１１Ａ同士の間に流体が流れる流路が形成されており、第１網１１の他方の面には、隣接する第２フィラメント１１Ｂ同士の間に流体が流れる流路が形成されている。
【００１７】
隣接する第１フィラメント１１Ａ同士の距離（第１フィラメント１１Ａ同士が最も近接するときの距離）をｂとする。隣接する第１フィラメント１１Ａ同士の間に形成される流路の断面は、図３に示すような高さａ、幅ｂの矩形Ｓと近似できる。このような断面Ｓを有する流路の水力直径Ｄｈは、以下の式で定義される。
Ｄｈ＝４ａｂ／（２ａ＋２ｂ）
【００１８】
上記の水力直径Ｄｈは、流路部材１１を流れる流体の流れの圧力損失と関連する。本実施形態においては、圧力損失低減の観点から水力直径Ｄｈが２ｍｍ以上となるように第１網１１が構成されることが望ましい。水力直径Ｄｈが２ｍｍ以上を確保する観点から、第１網１１の厚みは１００μｍ以上が望ましく、３００μｍ以上がより望ましい。同様に、第１フィラメント１１Ａ又は第２フィラメント１１Ｂの線径は５０μｍ以上が望ましく、１５０μｍ以上がより望ましい。また、第１フィラメント１１Ａ又は第２フィラメント１１Ｂの線径が小さすぎると、第１フィラメント１１Ａ又は第２フィラメント１１Ｂが正浸透膜等の分離膜に食い込みやすくなる。第１フィラメント１１Ａ又は第２フィラメント１１Ｂの分離膜への食い込みを抑制する観点からも、第１フィラメント１１Ａ又は第２フィラメント１１Ｂの線径は上記の範囲あることが望ましい。第１網１１の厚みが大きすぎると、正浸透膜エレメント等のエレメントの中に充填できる正浸透膜等の分離膜の量が減ってしまう。この観点から、第１網１１の厚みは１０００μｍ以下が望ましい。同様に、第１フィラメント又は第２フィラメントの線径は５００μｍ以下が望ましい。なお、流路部材１０の厚みは、５００μｍ〜１０００μｍであることが望ましい。
【００１９】
第１フィラメント１１Ａ同士の間又は第２フィラメント１１Ｂ同士の間の流路を流体が流れる。第１フィラメント１１Ａ同士の間に形成された流路において、一方向へ流体が流れる場合の圧力損失と、この一方向と反対方向へ流体が流れる場合の圧力損失とはほぼ同じである。また、第２フィラメント１１Ｂ同士の間に形成された流路に関しても同様である。従って、流路部材１０を一方向に流体が流れつつ、反対方向にも流体が流れる場合において、それらの流体の流れのうちいずれかの方向に流れる流体の流れの圧力損失が大きくなることが抑制される。これにより、流路部材１０を流れる流体の流れの圧力損失が低減されている。
【００２０】
第２網１２は、例えば、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すように、縦方向及び横方向に延びるフィラメント１２Ａ、１２Ｂが織られて形成された織物の網である。図４（ａ）〜図４（ｃ）では平織の網を示しているが、第２網１２は、綾織の網であってもよいし、朱子織の網であってもよい。第２網１２として織物の網を用いることにより、高い強度を有する第２網１２を実現することができる。フィラメント１２Ａ、１２Ｂは、例えばナイロン、ポリエステル、ポリエチレン又はポリプロピレン等の樹脂である。第２網１２は、第１網１１の両面よりも平坦な両面を有する。換言すると、第１網１１の厚み方向の断面と第２網１２の厚み方向の断面とを比較したときに、第２網１２の両面が有する凸部は、第１網１１の両面が有する凸部よりも小さい。上述の通り、この流路部材１０を正浸透膜１３等の分離膜とともに用いる場合、第１フィラメント１１Ａ又は第２フィラメント１１Ｂではなく、第２網１２の一方の面が分離膜と接触することになる。これにより、流路部材が接触することによる分離膜の損傷を軽減することができる。
【００２１】
第２網１２は、例えば、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、両面が平滑なシート１２Ｃに貫通孔１２Ｄが設けられて形成された網であってもよい。第２網１２がこのような態様であれば、流路部材が接触することによる分離膜の損傷をより顕著に軽減することができる。シート１２Ｃは、例えばナイロン、ポリエステル、ポリエチレン又はポリプロピレン等の樹脂である。
【００２２】
第２網１２のメッシュ数が小さすぎると第２網１２の開口率が高くなりすぎ、第２網１２の開口に分離膜が陥没するおそれがある。このことから、第２網１２のメッシュ数は、例えば５０メッシュ以上であり、７０メッシュ以上がより好ましく、８５メッシュ以上がさらに好ましい。一方、第２網１２のメッシュ数が大きすぎると第２網１２のフィラメント１２Ａ、１２Ｂの線径が小さくなりすぎて第２網１２が十分な強度を有さない。このことから、第２網１２のメッシュ数は、例えば３００メッシュ以下であり、１５０メッシュ以下がより好ましく、１１０メッシュ以下がさらに好ましい。なお、本明細書において「メッシュ」とは、１インチ（２５．４ｍｍ）の一辺に存在する目数（開口数）を示し、網目の疎密の程度を表す。
【００２３】
一方、第１網１１のメッシュ数は、第２網１２のメッシュ数よりも少ないことが望ましい。圧力損失の低減の観点から、第１網１１のメッシュ数は、例えば５〜８０メッシュであり、１０〜５０メッシュがより望ましい。
【００２４】
第１網１１と第２網１２との間には、別の網をさらに配置してもよい。また、第１網１１と第２網１２との間には、接着剤や粘着剤などを介在させてもよい。
【００２５】
次に、この流路部材１０が利用される正浸透膜エレメント、及びこの正浸透膜エレメントを用いた正浸透膜モジュールについて説明する。
【００２６】
図６に示すように、正浸透膜モジュール１００は、ベッセルと呼ばれる筒状の圧力容器９Ａと、圧力容器９Ａの内部に装填された正浸透膜エレメント２とを備えている。圧力容器９Ａの両端には円盤状のキャップ９Ｂが取り付けられている。一方（図６では左側）のキャップ９Ｂの中心には、中心供給管７Ａが取り付けられている。また、一方のキャップ９Ｂの中心からずれた位置には、周辺供給管８Ａが取り付けられている。他方（図６では右側）のキャップ９Ｂの中心には、中心排出管７Ｂが取り付けられている。また、他方のキャップ９Ｂの中心からずれた位置には、周辺排出管８Ｂが取り付けられている。
【００２７】
圧力容器９Ａの内部に装填された正浸透膜エレメント２の一端は、連結器６Ａによって中心供給管７Ａと連結されている。また、正浸透膜エレメント２の他端は、連結器６Ｂによって中心排出管７Ｂと連結されている。
【００２８】
正浸透膜モジュール１００には、濃縮されるべき第１流体と第１流体の浸透圧よりも高い浸透圧を示す希釈されるべき第２流体がそれぞれ供給される。第１流体は、中心供給管７Ａから中心排出管７Ｂへ向かって、正浸透膜エレメント２の内部を通って、圧力容器９Ａを貫通するように流れる。第１流体は、正浸透膜エレメント２の内部を通ることで濃縮される。一方、第２流体は、周辺供給管８Ａから圧力容器９Ａの内部に供給される。圧力容器９Ａの内部に供給された第２流体は正浸透膜エレメント２を通って、周辺排出管８Ｂに向かって流れ、周辺排出管８Ｂから排出される。第２流体は、正浸透膜エレメント２を通ることで希釈される。
【００２９】
第１流体の流れと第２流体の流れとは、正浸透膜エレメント２の後述する正浸透膜１３の両面を並行して流れている。第１流体の浸透圧よりも第２流体の浸透圧が高いので、第１流体から第２流体へ向かって、浸透現象によって正浸透膜１３を介して液体移動が生じる。これに伴い、周辺排出管８Ｂから流出する流量は、周辺供給管８Ａへ供給された流量よりも増加する。
【００３０】
例えば、第１流体としては淡水が用いられ、第２流体としては海水が用いられるが、第１流体及び第２流体はこれに限定されない。第１流体として通常の海水を用い、第２流体として通常の海水より塩分濃度が高い濃縮された海水を用いてもよい。つまり、第１流体と第２流体との間で浸透圧が異なっていればよい。なお、濃縮されるべき第１流体とは、第１流体の濃度が実際に濃縮されるものだけではなく、例えば淡水のように第１流体に溶質成分が実質的に含まれていないものも含む。
【００３１】
図６及び図７を参照して、正浸透膜エレメント２の構成を詳細に説明する。
【００３２】
正浸透膜エレメント２は、中心管３と、中心管３の周りに巻き回された積層体２０と、積層体２０を取り囲む外装材４０とを有している。また、端部材５が積層体２０を挟むように配置されて中心管３の両端に取り付けられている。外装材４０は、両側の端部材５によって保持されている。端部材５は、中心管３に巻き回された積層体２０がテレスコピック状に伸長することを防止している。また、端部材５の外周に形成された溝には、断面がＶ字状又はＵ字状であるシール部材５Ａが取り付けられており、端部材５と圧力容器９Ａの内周面との間をシールしている。
【００３３】
図７（ａ）に示すように、中心管３には、一端に供給口３３、他端に排出口３４が形成されている。また、複数の連通孔３７が中心管３の軸方向に並んで形成されている。図７（ｂ）に示すように、中心管３の軸方向に並んだ複数の連通孔３７の２つの列が中心管３の管壁の周方向においてお互いに最も離れた位置になるように設けられている。
【００３４】
積層体２０は、上述の流路部材１０の両面に正浸透膜１３が重ね合わせられた封筒状の膜リーフ１５と、外側流路部材１６とが交互に積層された構成を有している。図７（ｂ）に示すように、膜リーフ１５は、中心管３の周りに巻き回されている。すなわち、正浸透膜エレメント２はスパイラル型のエレメントである。流路部材１０は、正浸透膜１３同士の間に第１流体を流すための第１流体流路２０Ａを形成する。また、外側流路部材１６は、例えば樹脂からなる網であり、膜リーフ１５同士の間に第２流体を流すための第２流体流路２０Ｂを形成する。
【００３５】
例えば、１枚の連続したシート２５が外側流路部材１６を挟んで二つ折りにされることにより、２枚の正浸透膜１３が形成される。膜リーフ１５はそのように形成された正浸透膜１３同士が流路部材１０を挟んで三辺で接合されることにより得られる。この接合には接着剤が用いられる。また、例えば、流路部材１０の１枚を延長させた延長部が中心管３に直接巻き付けられ、その両端部が接着剤で封止されることにより、中心管２１の外周面に面する筒状流路２０Ｃが形成される。なお、筒状流路２０Ｃは必ずしも形成されている必要はない。
【００３６】
正浸透膜１３としては、例えば多孔性支持体上にスキン層を形成した複合膜を用いることができる。多孔性支持体は、例えばエポキシ樹脂多孔質膜、ポリスルホン多孔質膜である。多孔性支持体としては、膜の厚み方向で孔径が大きく変化しない対称膜であり、かつ、自立性が高い、エポキシ樹脂多孔質膜を用いることが望ましい。正浸透膜１３を透過する流体の流量を高める観点から、多孔性支持体は、厚みが小さく、空隙率が高く、曲路率が１に近いことが望ましい。
【００３７】
多孔性支持体上に形成するスキン層としては、多官能アミン成分と多官能酸ハライド成分とを重合してなるポリアミド系樹脂を含むスキン層を用いることができる。多官能アミン成分とは、２以上の反応性アミノ基を有する多官能アミンであり、芳香族、脂肪族、及び脂環式の多官能アミンが挙げられる。多官能酸ハライド成分とは、反応性カルボニル基を２個以上有する多官能酸ハライドである。多官能酸ハライドとしては、芳香族、脂肪族、及び脂環式の多官能酸ハライドが挙げられる。
【００３８】
ポリアミド系樹脂を含むスキン層をエポキシ樹脂多孔質膜の表面に形成する方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、界面縮合法、相分離法、薄膜塗布法を用いることができる。一例としては、多官能アミン成分を有するアミン水溶液と、多官能酸ハライド成分を含有する有機溶液とを接触させることによりスキン層を形成し、そのスキン層をエポキシ樹脂多孔質膜上に載置することとすればよい。エポキシ樹脂多孔質膜上に形成したスキン層の厚さは特に制限されないが、通常０．０５〜２μｍ程度であり、好ましくは、０．１〜１μｍである。
【００３９】
正浸透膜１３の厚さは特に制限されない。強度、実用的な透水性及び塩阻止性の観点から、表面処理が行われてもよく、補強材が積層されてもよい。正浸透膜１３の厚さは、例えば１０〜２５０μｍであり、好ましくは１０〜１５０μｍである。
【００４０】
図８を参照して、中心管３の内部と膜リーフ１５の内部について詳しく説明する。図８は、中心管３の内部及び膜リーフ１５の内部での第１流体の流れを模式的に示す図である。簡略化のために、１つの膜リーフ１５に注目して図示しており、流路部材１０については、第１網１１のみを図示している。図８に示す通り、供給口３３から排出口３４に向かって、中心管３の内部及び膜リーフ１５の内部を第１流体が流れる。
【００４１】
膜リーフ１５において、２枚の正浸透膜１３同士の三辺を接合する上述した接着剤からなる接合部２９によって空間が区画されている。この空間は、接合部２９が形成されない辺からこれと対向する辺まで、膜リーフ１５のほぼ中央で２枚の正浸透膜１３同士を接合する例えば接着剤からなる接合部２８によって区切られている。これにより、接合部２８を挟んで、中心管３の軸方向に並んだ２つの内部流路２６が形成されている。それぞれの内部流路２６は、２枚の正浸透膜１３同士を接合する例えば接着剤からなる接合部２７によって上流側（図８の左側）と下流側（図８の右側）とに分かれている。この接合部２７、接合部２８、及び接合部２９によって、内部流路２６は流入口２６Ａから流出口２６Ｂに向かってＵ字状に屈曲した流路として構成されている。１つの膜リーフ１５の内部に２つの内部流路２６が並列するように形成されており、それらの流入口２６Ａ及び流出口２６Ｂは中心管３の軸方向に交互に並んでいる。
【００４２】
流路部材１０は２枚の正浸透膜１３の間に配置されている。換言すると、内部流路２６には流路部材１０が配置されている。また、流路部材１０は、第１フィラメント１１Ａ及び第２フィラメント１１Ｂが正浸透膜１３の端辺に対して傾斜して延びるように配置されている。
【００４３】
接合部２７、接合部２８、及び接合部２９は中心管３の外周面に向かって延長されており、筒状流路２０Ｃを分断している。これにより流入口２６Ａと流出口２６Ｂとは互いに隔離されている。なお、筒状通路２０Ｃが形成されない場合も、接合部２７、接合部２８、及び接合部２９が中心管の外周面に向かって延長されることによって、流入口２６Ａと流出口２６Ｂとは互いに隔離される。
【００４４】
上述した中心管３の軸方向に並んだ複数の連通孔３７は、流入口２６Ａ及び筒状流路２０Ｃを介して内部流路２６と連通した供給孔３５と、流出口２６Ｂ及び筒状流路２０Ｃを介して内部流路２６と連通した回収孔３６とからなる。このようにして、内部流路２６は、流入口２６Ａ及び流出口２６Ｂを介して中心管３の内部に連通している。実際には、流入口２６Ａ、流出口２６Ｂのそれぞれに複数の供給孔３５、複数の回収孔３６が連通しているが、図８では簡略化のため１つのみ図示している。
【００４５】
中心管３には、中心管３の軸方向に並んだ２つの内部流路２６のそれぞれに対して、供給孔３５と回収孔３６との間で中心管３の内部を軸方向に仕切るように隔壁３１が設けられている。
【００４６】
次に、図８を参照して中心管３の内部と内部流路２６における、濃縮されるべき第１流体の流れを説明する。図８の矢印は、第１流体の流れを模式的に示す。正浸透膜モジュール１００に供給された第１流体は、中心供給管７Ａを介して、供給口３３から中心管３の内部に流入する。供給口３３に流入した第１流体は、供給孔３５及び筒状流路２０Ｃを介して流入口２６Ａから上流側の内部流路２６に入り、内部流路２６を流れる。膜リーフ１５の外部には周辺供給管８Ａから供給された第２流体（希釈されるべき液体）が流れており、第１流体及び第２流体が正浸透膜１３の両面を流れている。従って、内部流路２６を流れる第１流体の一部は、浸透現象により正浸透膜１３を介して膜リーフ１５の外部へと移動する。そして、上流側の内部流路２６から膜リーフ１５の外部へ移動しなかった第１流体は、上流側の内部流路２６の流出口２６Ｂを出て、筒状流路２０Ｃ及び回収孔３６を介して中心管３の内部に戻る。中心管３の内部に戻った第１流体は、下流側の内部流路２６を同様に流れる。下流側の内部流路２６において膜リーフ１５外部へ移動しなかった第１流体は、中心管３の内部に戻って、排出口３４から正浸透膜エレメント２の外部に排出される。
【００４７】
図８に示すように、流入口２６Ａから内部流路２６に流入した第１流体は、まず中心管３から離れる方向（流入方向）に流れる。その後、第１流体の流れの向きは、内部流路２６の途中で１８０°変化し、中心管３に向かう方向（流出方向）に流れる。このように、第１流体は、内部流路２６において、互いに向きが反対である複数の方向に流れている。流路部材１０は、第１フィラメント１１Ａ及び第２フィラメント１１Ｂが、流入方向又は流出方向に傾斜して延びるように、内部流路２６に配置されている。第１フィラメント１１Ａ及び第２フィラメント１１Ｂに沿って第１流体が流れることにより、Ｕ字状の内部流路２６のコーナー部分に向かって第１流体が導かれやすい。このため、正浸透膜１３の膜利用効率が向上する。
【００４８】
上述の実施形態において、濃縮されるべき第１流体を中心管３の内部及び膜リーフ１５の内部に供給しているが、希釈されるべき第２流体を中心管３の内部及び膜リーフ１５の内部に供給し、濃縮されるべき第１流体が膜リーフ１５の外部を流れるように供給してもよい。この場合、中心排出管７Ｂから流出する流体の流量は、中心供給管７Ａに供給された流体の流量よりも増加する。一方、周辺排出管８Ｂから流出する流体の流量は、周辺供給管８Ａに供給された流体の流量よりも減少する。
【００４９】
正浸透膜エレメント２は、スパイラル型のエレメントに限られない。流路部材１０及び流路部材１０の両面側に重ね合せた正浸透膜１３によって構成された膜ユニットを複数重ね合せた平膜型のエレメントであってもよい。
【実施例】
【００５０】
本発明について実施例を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５１】
＜実施例＞
（流路部材の作製）
厚さ０．５ｍｍ（５００μｍ）、４０メッシュ、水力直径Ｄｈが０．２５ｍｍであり、図２（ａ）〜図２（ｃ）と同様の構造のポリプロピレン製ネットの両面に、厚さ０．１２５ｍｍ（１２５μｍ）、９０メッシュのポリプロピレン製平織ネットを配置して実施例に係る流路部材を作製した。
【００５２】
（評価用膜の作製）
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、エピコート８２８）１３９重量部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン社製、エピコート１０１０）９３．２重量部、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン５２重量部、及びポリエチレングリコール２００（三洋化成工業社製）５００重量部を調製したエポキシ樹脂組成物を、円筒状モールド（外径３５ｃｍ、内径１０．５ｃｍ）内に高さ３０ｃｍまで充填して２５℃で１２時間室温硬化し、さらに１３０℃で１８時間反応硬化させて円筒状樹脂ブロックを作製した。この樹脂ブロックを、円筒軸を中心に回転させながら切削装置（東芝機械社製）を用いて、その表面から厚さ１４５μｍで連続的にスライスし、長尺状のエポキシ樹脂シート（長さ：１００ｍ）を得た。このエポキシ樹脂シートを純水中に１２時間浸漬してポリエチレングリコールを除去し、５０℃の乾燥機内で約４時間乾燥することでエポキシ樹脂多孔質膜（厚さ１３０μｍ、空孔率４５％、平均孔径０．０４μｍ）を得た。
【００５３】
ｍ−フェニレンジアミン３．０ｇ、ラウリル硫酸ナトリウム０．１５ｇ、ベンゼンスルホン酸６．０ｇ、トリエチルアミン３．０ｇ、及び水８７．８５ｇを混合して水溶液（Ｂ）を調製した。水溶液（Ｂ）を大気圧プラズマ処理したエポキシ樹脂多孔質膜上に塗布して余分なアミン水溶液を除去した。次に、トリメシン酸クロライド０．２％を含むイソオクタン溶液をエポキシ樹脂多孔質膜上に塗布した。その後、余分なイソオクタン溶液を除去して１００℃の乾燥器内で２分間保持することで、エポキシ樹脂多孔質膜上にポリアミドからなるスキン層（厚さ約２００ｎｍ）を形成して、評価用膜を得た。最終的に得られた評価用膜の厚さは１３０μｍであった。
【００５４】
（圧力損失の評価）
平膜評価用のセルＣ１０−Ｔ（日東電工社製）を用いて上記の評価用膜及び実施例に係る流路部材について圧力損失の評価を実施した。有効幅３５ｍｍ、有効長さ１３０ｍｍの耐圧セルに上記の評価用膜及び流路部材を設置した。評価用膜のスキン層側圧力を１．２ＭＰａに設定し、エポキシ樹脂多孔質膜側（流路部材側）に純水をそれぞれ２０ｍＬ／分、５０ｍＬ／分、１００ｍＬ／分、１５０ｍＬ／分の流量で流した。それぞれの流量における圧力損失をマノメーターで測定した。純水の流量が２０ｍＬ／分、５０ｍＬ／分、１００ｍＬ／分、１５０ｍＬ／分であるときの圧力損失は、それぞれ、３５ｋＰａ／ｍ、７３ｋＰａ／ｍ、１８７ｋＰａ／ｍ、２３５ｋＰａ／ｍであった。
【００５５】
（膜損傷の評価）
上記の評価膜及び実施例に係る流路部材を重ねて７５ｍｍφに打ち抜き、損傷評価用サンプルを作製した。この損傷評価用サンプルを用いて、評価膜のスキン層側に染色液（ベーシックバイオレット１（東京化成工業社製）の溶解液）を線速０．１〜０．２ｃｍ／秒でクロスフローさせ、運転圧力１．５ＭＰａにて３０分以上加圧通水させた。その後、目視にて評価用膜に染色領域が存在しないか観察した。
【００５６】
＜比較例＞
流路部材として、厚さ０．２３ｍｍ、ウェル３９本／インチ、コース４４本／インチのトリコット型の流路部材を用いた以外は実施例と同様にして上記の圧力損失の評価及び膜損傷の評価を実施した。純水の流れ方向と平行に比較例の流路部材の溝を配置した場合（０°方向）、純水の流量が２０ｍＬ／分、５０ｍＬ／分、１００ｍＬ／分、１５０ｍＬ／分であるときの圧力損失は、それぞれ、１００ｋＰａ／ｍ、１５６ｋＰａ／ｍ、４８１ｋＰａ／ｍ、７４９ｋＰａ／ｍであった。また、純水の流れ方向と直交する方向に比較例の流路部材の溝を配置した場合（９０°方向）、純水の流量が２０ｍＬ／分、５０ｍＬ／分、１００ｍＬ／分、１５０ｍＬ／分であるときの圧力損失は、それぞれ、１３７ｋＰａ／ｍ、２７０ｋＰａ／ｍ、９３１ｋＰａ／ｍ、１６７７ｋＰａ／ｍであった。また、膜損傷の評価の結果、染色領域が確認され、膜に損傷が生じていることが確認された。
【００５７】
純水の流量が同一であるときに、実施例に係る流路部材を用いた場合の圧力損失は、比較例に係る流路部材を用いた場合の圧力損失と比べて低かった。これにより、実施例に係る流路部材は、圧力損失の低減の観点において、比較例に係る流路部材より優れていることが示された。また、膜損傷の評価の結果によれば、実施例に係る流路部材を用いた場合は、比較例に係る流路部材を用いたい場合と比べて、膜の損傷が抑制されていた。
【符号の説明】
【００５８】
２                正浸透膜エレメント
３                中心管
１０              流路部材
１１              第１網
１１Ａ            第１フィラメント
１１Ｂ            第２フィラメント
１２              第２網
１２Ａ，１２Ｂ    フィラメント
１３              正浸透膜
１５              膜リーフ
２６              内部流路
２６Ａ            流入口
２６Ｂ            流出口
【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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