(57)【要約】【課題】長期間にわたり運転されたときの分離膜エレメントの分離除去性能を安定化させる。【解決手段】集水管と、供給側の面および透過側の面を有し、前記集水管の周囲に巻回された分離膜と、分離膜の透過側に固着された複数の突起物と、を備える分離膜エレメントであって、前記突起物は、前記透過側の面に固着された複数の樹脂体であり、前記透過側の面には、前記突起物として、前記集水管の長手方向に平行な第１方向において、前記突起物の幅が０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下である小幅突起物と、前記小幅突起物よりも大きい幅を有する幅広突起物と、を備える分離膜エレメント。【選択図】図７
2015006661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集水管と、供給側の面および透過側の面を有し、前記集水管の周囲に巻回された分離膜と、前記分離膜の前記透過側の面に設けられた複数の突起物と、を備える分離膜エレメントであって、
前記突起物は透過側流路を形成し、
前記突起物は、幅が０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下である小幅突起物と、前記小幅突起物よりも大きい幅を有する幅広突起物と、
を備える分離膜エレメント。
【請求項２】
集水管と、供給側の面および透過側の面を有し、前記集水管の周囲に巻回された分離膜と、前記分離膜の透過側の面に配置されたシートおよびシートに固着された複数の突起物から構成される透過側流路材と、を備える分離膜エレメントであって、
前記突起物は、幅が０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下である小幅突起物と、前記小幅突起物よりも大きい幅を有する幅広突起物と、
を備える分離膜エレメント。
【請求項３】
前記分離膜全体の面積Ｒ０において、前記幅広突起物の投影面積の総和Ｒ２１と互いに隣り合う前記幅広突起物の投影像の間の領域の面積の総和Ｒ２２との合計（Ｒ２１＋Ｒ２２）の占める割合｛（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ０｝が０．０５以上０．７以下の範囲である
請求項１または２に記載の分離膜エレメント。
【請求項４】
前記透過側の面に対する前記小幅突起物の投影面積の総和Ｒ１１と、前記幅広突起物の投影面積の総和Ｒ２１との比（Ｒ２１／Ｒ１１）が０．０６以上０．５以下である
請求項１〜３のいずれかに記載の分離膜エレメント。
【請求項５】
前記突起物は、前記集水管の長手方向に垂直な方向において、前記シートの一端から他端まで連続するように設けられている
請求項１〜４のいずれかに記載の分離膜エレメント。
【請求項６】
前記分離膜本体が、多孔性支持層をさらに備え、
前記多孔性支持層は、前記基材と分離機能層との間に配置され、
前記基材が長繊維不織布である
請求項１〜５のいずれかに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、気体等の流体に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使用される分離膜は、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、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】
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、透過側流路材としては、分離膜の落ち込みを防ぎ、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の細かいトリコットと呼ばれる編み物部材が使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２４７４５３号公報
【特許文献２】特開２０１０−９９５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記した分離膜エレメントは、長期間にわたり運転を行った際の安定性が十分に高いとは言えない。そこで、本発明は、長期間にわたり運転されたときの分離膜エレメントの分離除去性能を安定化させることの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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の分離膜エレメントは、
集水管と、供給側の面および透過側の面を有し、前記集水管の周囲に巻回された分離膜と、基材またはシートに固着された突起物と、を備える分離膜エレメントであって、
前記突起物は透過側流路を形成し、
前記透過側の面には、前記突起物として、前記集水管の長手方向に平行な第１方向において、前記突起物の幅が０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下である小幅突起物と、前記小幅突起物よりも大きい幅を有する幅広突起物と、
を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によって、長期間にわたり運転を行っても安定した透過側流路を形成することができ、運転安定性の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】
【０００９】
【図１】分離膜リーフの一形態を示す分解斜視図である。
【図２】分離膜の巻回方向において連続的に設けられた突起物を備える分離膜を示す平面図である。
【図３】分離膜の巻回方向において不連続的に設けられた突起物を備える分離膜を示す平面図である。
【図４】図２および図３の分離膜の断面図である。
【図５】分離膜本体の概略構成を示す断面図である。
【図６】分離膜エレメントの一形態を示す展開斜視図である。
【図７】分離膜の巻回方向において不連続的に設けられた突起物を備える分離膜の、一形態を示す平面図である。
【図８】分離膜の巻回方向において不連続的に設けられた突起物を備える分離膜の、一形態を示す平面図である。
【図９】図９（ａ）および図９（ｂ）は幅方向に平行な平面における分離膜の断面図であり、図９（ａ）は初期状態の分離膜を示し、図９（ｂ）は加圧運転により凹みが生じた分離膜を示す、
【図１０】図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、集水管に平行な平面における離膜エレメントの端部を示す断面図であり、図１０（ａ）は初期状態の分離膜エレメントを示し、図１０（ｂ）は加圧運転により膜に凹みが生じたときの分離膜エレメントを示す。
【図１１】分離膜エレメントの他の形態を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１１】
〔１．分離膜〕
（１−１）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。以下の実施施形態において、分離膜の透過側の面には、突起物が固着している。突起物は固着により分離膜と一体化しているので、突起物も含めて分離膜とみなすこともできる。よって、以下では、突起物と膜部分とを区別するために、膜部分を「分離膜本体」と称することがある。すなわち、分離膜は、分離膜本体と、分離膜本体上に配置された突起物とを備えるとも表現できる。
【００１２】
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に示すように、分離膜本体２と透過側の突起物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。
【００１３】
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、原水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７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。
【００１４】
突起物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。
【００１５】
図中にｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の方向軸を示す。図１等に示すように、分離膜本体２は長方形であり、ｘ軸方向およびy軸方向は、分離膜本体２の外縁に平行である。ｘ方向は分離膜の幅方向に相当し、ｙ軸方向が巻回方向に相当する。特に、図面に示す例では、製膜方向（MD: Ｍａｃｈｉｎｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）が巻回方向に一致する。それに垂直な方向を図中ではCD（Ｃｒｏｓｓ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）として表示する。
【００１６】
（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、図７に示すように、複合膜においては、分離機能層２０３と基材２０１との間に、多孔性支持層２０２が形成されていてもよい。
【００１７】
＜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。
【００１８】
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巻回方向に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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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質量％以上、７０質量％以上、８０質量％以上、９０質量％以上、又は９５質量％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。
【００２２】
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、原水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。
【００２３】
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。
【００２４】
また、分離機能層の構成成分はポリアミドに限定されるものではなく、Ｓｉ元素などを有する有機−無機ハイブリッドであってもよい。
【００２５】
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。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、３ｎｍ以上５０ｎｍ以下の投影面積円相当径を有することが好ましい。
【００２９】
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。
【００３０】
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、原子間力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３ｋＶ〜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。
【００３１】
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。
【００３２】
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、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
＜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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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°以上２５°以下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°以上９０°以下であることが好ましい。
【００３９】
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°以上９０°以下であると、熱による幅方向の変化を抑制することもでき、好ましい。
【００４０】
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（MD）、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の長手方向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。
【００４１】
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本の繊維を選び、不織布の長手方向を０°としたときの、繊維の長手方向の角度を測定する。ここで、不織布の長手方向とは、不織布製造時の“Ｍａｃｈｉｎｅ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ”を指す。また、不織布の長手方向は、多孔性支持層の製膜方向に一致する。これらの方向は、図中の巻回方向方向に一致する。図中のＣＤ方向は、不織布製造時の“Ｃｒｏｓｓ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ”に一致する。こうして、１枚の不織布あたり計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本の繊維について長手方向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。
【００４２】
基材の厚みは、３０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内、または５０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
【００４３】
（１−３）突起物（透過側流路材）
＜概要＞
分離膜本体の透過側の面には、基材とは異なる組成を有し、基材の厚さ方向において分離機能層とは逆側に固着することで、透過側流路を形成するように突起物が設けられる。「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、突起物が形成されていることを意味する。突起物の構成の詳細は以下のとおりである。
【００４４】
＜突起物の構成成分＞
突起物３は、分離膜本体２とは異なる材料で形成されることが好ましい。異なる材料とは、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、突起物３の組成は、分離膜本体２のうち、突起物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。
【００４５】
を構成する材料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オレフィン共重合体などが好ましく、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、均一な形状の突起物を形成することができる。
【００４６】
＜幅および配置＞
図７に示す分離膜には、透過側の面に突起物として複数の樹脂体が固着されている。１枚の分離膜には、互いに異なる幅を有する突起物が固着される。特に、突起物は、図７に示すように、小幅突起物３１と、それよりも大きい幅を有する幅広突起物３２とを含む。
【００４７】
1枚の分離膜中に複数の小幅突起物３１が設けられている場合、小幅突起物の幅は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。幅広突起物についても同様である。
【００４８】
小幅突起物３１の幅は、０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。小幅突起物の幅が０．０５ｍｍ以上であることで突起物として好適な強度を得ることができる。小幅突起物の幅が５ｍｍ以下であることで、流路となる溝について、充分な幅を確保することが容易となる。その結果、透過側の流動抵抗を低く抑えることができる。また、小幅突起物の幅は、０．２ｍｍ以上または０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
【００４９】
幅広突起物の幅は、小幅突起物の幅よりも大きい。幅広突起物が設けられていることで、幅広突起物間での膜のへこみが抑制される。
【００５０】
分離膜の凹みについて説明する。分離膜エレメントを加圧下で運転すると、突起物間の溝で分離膜が透過側に落ち込む。図９（ａ）は分離膜の初期状態を示し、図９（ｂ）は加圧運転後に凹みが生じた分離膜を示す。このように膜の凹みが発生すると、透過側の流路が狭くなるので、造水量が低下する。
【００５１】
また、図９（ｂ）に示すように、落ち込みにより分離膜の見た目の幅は小さくなる（収縮する）。そうすると、分離膜エレメントにおいて、膜の巻回体の幅が縮む。この収縮量が大きいと、端板または集水管からの分離膜の剥離が発生し、原水が透過水に混入することで、脱塩率が低下することがある。
【００５２】
また、巻回体全体の幅が一様に収縮するのではなく、巻回方向における位置（巻回体の径方向における位置）によって、分離膜の収縮量が異なることがある。この場合、膜間の封止が外れることによる原水の透過水への混入が発生することもある。
【００５３】
特に、巻回方向中程の膜は収縮しやすい傾向にある。このような巻回体の径方向における位置による膜の収縮量の違いは、巻回体の端面における凹みとして表れる。図１０（ａ）は初期状態の分離膜エレメントの端部を示し、図１０（ｂ）は加圧運転により凹みが発生した分離膜巻回体の端部を示す。このように巻回方向における位置によって収縮量に差異が生じる理由は次のように考えられる。
【００５４】
まず、巻回方向内側端部では、分離膜１が集水管６に接着等により固定されているので収縮が起きにくい。また、巻回方向外側端部では、分離膜１が端板または外周面に巻き付けられたフィラメント等に接着しているので、膜の収縮が起きにくい。それに対して、巻回方向中程の膜は他部材に接着していないか、接着されていてもその固定力が他の箇所に比べて小さいので、巻回方向内側端および外側端に比べて、収縮が起きやすい。
これに対して、本発明者らは、比較的大きい幅を有する突起物を分離膜上に固着することで、膜の落ち込みを抑制できることを見いだした。これは、突起物が分離膜の透過側の表面に固着しているため、突起物幅が広くなるほど分離膜が強固となるためであると考えられる。
【００５５】
また、幅広突起物の幅はさらに、
（１）小幅突起物の１．２倍以上または１．５倍以上である。
（２）小幅突起物の１０倍以下、８倍以下、または５倍以下である。
（３）０．５ｍｍ以上または０．７ｍｍ以上である。
（４）８ｍｍ以下、６ｍｍ以下、または３ｍｍ以下である。
の少なくとも１つの条件を満たすことが好ましく、上記（１）の条件を満たすことが好ましい。幅広突起物の幅が上記（１）または（３）の条件を満たすことにより、膜の落ち込みを抑制する効果が高められる。また、上記（２）または（４）の条件を満たすことにより、流路となる溝について、充分な幅を確保することが容易となる。その結果、流動抵抗が低く抑えられる。
【００５６】
図７に示すように、小幅突起物３１が配置された領域３５を小幅領域と称し、幅広突起物３２が配置された領域３６を幅広領域と称する。小幅領域３５とは、小幅突起物３１とその間の流路（つまり溝部分）５１とからなる領域である。また、幅広領域３６とは、幅広突起物３２とその間の流路（つまり溝部分）５３とからなる領域である。図７に示すように、３つ以上の小幅突起物３１が連続して並んでいる場合は、連続する全ての小幅突起物３１と、それらの間の領域とが、小幅領域３５に含まれる。つまり、幅方向において互いに隣り合うように配置された一連の小幅突起物３１のうち、幅方向で一方の端に配置された小幅突起物から、他方の端に配置された小幅突起物までが、小幅領域３５に該当する。幅広領域３６についても同様である。
【００５７】
１つの小幅領域における小幅突起物の幅は、平均値に対して、±１０％以内に収まることが好ましい。幅広領域についても同様である。
【００５８】
図７に示すように、分離膜の透過側の面に対する小幅突起物３１の投影面積をＲ１０とし、互いに隣り合う小幅突起物の投影像の間の面積をＲ１とする。また、１枚の分離膜における面積Ｒ１０の総和をＲ１１とし、投影面積Ｒ１の総和をＲ１２と表す。ここで、１枚の分離膜における小幅領域３５の面積の総和は、Ｒ１１とＲ１２との和（Ｒ１１＋Ｒ１２）で表される。
【００５９】
また、分離膜の透過側の面に対する幅広突起物３２の投影面積をＲ２０とし、互いに隣り合う幅広突起物の投影像の間の面積をＲ２とする。また、１枚の分離膜における投影面積Ｒ２０の総和をＲ２１とし、投影面積Ｒ２の総和をＲ２２と表す。ここで、１枚の分離膜における幅広領域３６の面積の総和は、Ｒ２１とＲ２２との和（Ｒ２１＋Ｒ２２）で表される。
【００６０】
なお、特に突起物に関して、投影面積とは、「水平投影面積」の意であり、分離膜の透過側の面を真上から突起物を見たときの面積である。
【００６１】
ここで、１枚の分離膜本体の面積をＲ０とすると、分離膜において小幅領域３５が占める割合は｛（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ０｝で表される。割合｛（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ０｝は、０．２以上、０．５以上、０．７以上であることが好ましい。この割合が０．０５以上であることで、透過側の流動抵抗が低減されるので好ましい。また、この割合が０．９５以下であると、膜の落ち込みが効果的に抑制される。
【００６２】
一方で、分離膜において幅広領域３６が占める割合は｛（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ０｝で表される。割合｛（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ０｝は、０．０５以上、０．１以上、または０．２以上であることが好ましい。この割合が０．０５以上であることで、膜の落ち込みが効果的に抑制される。また、この割合が０．７以下であると、透過側の流動抵抗が低減されるので好ましい。
【００６３】
また、小幅突起物の投影面積の総和Ｒ１１と、幅広路材の投影面積の総和Ｒ２１との比（Ｒ２１／Ｒ１１）は、０．０６以上、０．５以上、または１以上であることが好ましい。比（Ｒ２１／Ｒ１１）が０．０６以上であることで、膜の落ち込みが効果的に抑制される。また、比（Ｒ２１／Ｒ１１）が２以下であると、透過側の流動抵抗が低減されるので好ましい。
【００６４】
図８を参照して、各領域の配置、幅等について説明する。
【００６５】
図８の例では、幅方向における分離膜一端から他端まで、幅広領域３６Ａ、小幅領域３５、幅広領域３６Ｂがこの順に並んでいる。つまり、本例では、小幅領域と幅広領域とは、互いに隣り合って交互に配置されている。しかし、他の領域、例えば幅広突起物よりもさらに広い突起物を含む領域が設けられていてもよいし、突起物が設けられていない領域があってもよい。なお、小幅領域の数、幅広領域の数、それぞれの領域の位置は、特に限定されない。例えば、図８では小幅領域は１つであるが、２つ以上設けられてもよい。幅広領域も、１つであってもよいし、３つ以上設けられてもよい。
【００６６】
各領域の外縁の形状は特に限定されないが、図８では、各領域の外縁は巻回方向に平行な２辺を有する長方形である。
【００６７】
また、図８では、幅広領域３６Ａ，３６Ｂがそれぞれ幅方向（ＣＤ）において分離膜の両端部に設けられており、小幅領域３５がその間に配置されているが、小幅領域と幅広領域とで配置が逆転してもよい。
【００６８】
なお、小幅領域３５並びに幅広領域３６Ａおよび３６Ｂは、規則的に配置されていることが好ましい。例えば、少なくとも２つの小幅領域３５の面積は同一であることが好ましい。さらに、全ての小幅領域３５の面積が互いに等しくてもよい。なお、同一、または等しいとは、２０％以下、または１０％以下の相違を含んでもよい。また、分離膜の巻回方向（ＭＤ）の内側端部から外側端部まで、小幅領域３５が連続して設けられ、かつ面積が互いに等しい小幅領域３５が、少なくとも２つ存在してもよい。さらに、幅広領域３６についても同様である。
【００６９】
図８に、小幅領域３５の幅を“Ｗ１”として示す。幅Ｗ１は、分離膜本体の幅Ｗ０に対して０．３〜０．９５の比率に設定されることが好ましい。分離膜本体の幅Ｗ０に対する幅Ｗ１の比率が本範囲にあることで、透過側流路の流動抵抗を低減しつつ分離膜の強度が高まり、膜の落ち込みを抑制できる。
【００７０】
また、図８では、２つの幅広領域として領域３６Ａおよび３６Ｂが設けられており、幅広領域の幅が“Ｗ２”として示される。幅Ｗ２は、分離膜本体の幅Ｗ０に対して、０．０５〜０．７の比率に設定されることが好ましい。分離膜本体の幅Ｗ０に対する幅Ｗ１の比率が本範囲にあることで、透過側流路の流動抵抗を低減しつつ分離膜の強度が高まり、膜の落ち込みを抑制できる。
【００７１】
１つの分離膜中に複数の小幅領域が設けられる場合、各小幅領域の幅は、同一であっても良いし、異なっていても良い。幅広領域についても同様である。また、１つの小幅領域において、幅は一定であっても良いし、変動してもよい。
【００７２】
なお、各領域および分離膜本体の幅とは、その領域（または分離膜本体）について、巻回方向（ＭＤ）において異なる位置で、少なくとも２０箇所で幅を測定して得られる相加平均値である。
【００７３】
また、突起物は、巻回方向（ＭＤ）において分離膜本体の一端から他端まで連続するように設けられることが好ましい。特に、幅広突起物がこのように設けられることで、巻回方向全体に渡って分離膜の強度が高くなるため、膜落ち込みを低減できる。
【００７４】
以上のとおり、流動抵抗が小さくなるよう設計された流路が配置された領域と、膜落ち込みを抑制するよう設計された流路が配置された領域を配置することで形状安定性が向上し、長時間あるいは高圧での運転下でも高造水能と高除去性能を兼備した分離膜を得ることができる。
【００７５】
＜突起物（透過側流路材）の形状の詳細＞
従来広く用いられている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。
【００７６】
これに対して、本発明の構成の例として、図１等に示す突起物３は、互いに重ならないように配置されている。よって、本実施形態の突起物３の高さ（つまり厚み）は全て、流路の溝の高さとして活用される。よって、本実施形態の突起物３が適用された場合、突起物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、流路は高くなる。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。
【００７７】
また、各図に示した形態では、不連続な複数の突起物３が、１つの分離膜本体２上に固着されている。「不連続」とは、複数の突起物が、間隔を置いて設けられている状態である。つまり、１枚の分離膜中の突起物３を分離膜本体２から剥離すると、互いに分かれた複数の突起物３が得られる。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、連続した一体の形状を示す。
【００７８】
不連続な複数の突起物３が設けられていることで、分離膜１は、後述の分離膜エレメント１００に組み込まれたときに、圧力損失を低く抑えることができる。このような構成の一例として、図２では、突起物３は幅方向においてのみ不連続に形成されおり、図３では幅方向および巻回方向のいずれにおいても不連続に形成されている。図２および図３において、隣接する突起物３の間に、透過側流路５が形成される。
【００７９】
分離膜は、分離膜エレメントにおいて巻回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６の長手方向に平行であり、巻回方向が集水管６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。
【００８０】
突起物３は、幅方向において不連続に設けられると共に、巻回方向においては不連続に限定されず、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５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、突起物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てもよい。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。
【００８１】
突起物が「巻回方向において連続する」とは、図２のように突起物が途切れることなく設けられている場合と、図３のように、突起物が途切れる箇所はあるが、突起物が実質的に連続している場合の両方を包含する。「実質的に連続する」形態とは、好ましくは、巻回方向における突起物の間隔ｅ（つまり突起物において途切れている部分の長さ）が５ｍｍ以下であることを満たす。特に、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。また、巻回方向において並ぶ一列の突起物の先頭から最後尾までに含まれる間隔ｅの合計値が、１００ｍｍ以下であることが好ましく、３０ｍｍ以下であることがより好ましく３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。なお、図２の形態では、間隔ｅは０（ゼロ）である。
【００８２】
図２のように突起物３が途切れずに設けられている場合、加圧ろ過時に膜落ち込みが抑制される。膜落ち込みとは、膜が流路に落ち込んで流路を狭めることである。
【００８３】
図３では、突起物３は、幅方向だけでなく巻回方向においても不連続に設けられている。つまり、突起物３は、巻回方向において間隔をおいて設けられている。ただし、上述したように、突起物３が巻回方向において実質的に連続していることで、膜落ち込みが抑制される。また、このように、２つの方向において不連続な突起物３が設けられることで、突起物と流体との接触面積が小さくなるので圧力損失が小さくなる。この形態は、流路５が分岐点を備える構成であるとも言い換えられる。つまり、図３の構成において、透過流体は、流路５を流れながら、突起物３によって分けられ、さらに下流で合流することができる。
【００８４】
上述したように、図２では、突起物３が、巻回方向において分離膜本体２の一端から他端まで連続するように設けられている。また、図３では巻回方向において突起物３は複数の部分に分割されているが、これらの複数の部分が、分離膜本体２の一端から他端まで並ぶように設けられている。
【００８５】
突起物が「分離膜本体の一端から他端まで設けられている」とは、突起物が分離膜本体２の縁まで設けられている形態と、縁近傍において突起物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。
【００８６】
つまり、突起物は、透過側の流路を形成できる程度に、巻回方向に分離膜本体２の全体に渡って分布していればよく、分離膜本体において、突起物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封止部分には、突起物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、突起物が配置されない領域が設けられていてもよい。
【００８７】
幅方向においても、突起物３は、分離膜本体２の全体にわたってほぼ均等に分布することができる。ただし、巻回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封止部分には、突起物が設けられていなくてもよい。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、突起物が配置されない領域が設けられていてもよい。
【００８８】
＜＜分離膜本体および突起物の寸法＞＞
図２〜図４に示すように、ａ〜ｆは下記値を指す。
【００８９】
ａ：分離膜本体２の長さ
ｂ：分離膜本体２の幅方向における突起物３の間隔
ｃ：突起物の高さ
ｄ：突起物３の幅
ｅ：分離膜本体２の巻回方向における上記突起物３の間隔
ｆ：突起物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。
【００９０】
（分離膜本体の長さａ）
長さａは、巻回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。
【００９１】
（幅方向での突起物間隔ｂ）
幅方向における突起物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つの突起物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４に示すように、巻回方向に垂直な断面において、突起物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つの突起物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、突起物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。
【００９２】
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、膜落ち込みの抑制という面では、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。
【００９３】
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。
【００９４】
（突起物の高さｃ）
高さｃとは、突起物と分離膜本体の表面との高低差である。図４に示すように、高さｃは、巻回方向に垂直な断面における、突起物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箇所以上の突起物３について高さを測定し、平均して得られる値である。突起物の高さｃは、同一の平面内における突起物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突起物の断面の観察によって得られてもよい。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
また、隣り合う２つの突起物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つの突起物の高低差は、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。
【００９８】
同様の理由から、分離膜に設けられた全ての突起物の最大高低差は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。
【００９９】
（巻回方向での突起物間隔ｅ）
巻回方向における突起物３の間隔ｅは、巻回方向において隣り合う突起物３間の最短距離である。図２に示すように、突起物３が巻回方向において分離膜本体２の一端から他端まで（分離膜エレメント内では、巻回方向の内側端部から外側端部まで）連続して設けられている場合、間隔ｅは０ｍｍである。また、図３に示すように、突起物３が巻回方向において途切れている場合、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。
【０１００】
（突起物の長さｆ）
突起物３の長さｆは、分離膜本体２の巻回方向における突起物３の長さである。長さｆは、１枚の分離膜１内で、３０個以上の突起物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。突起物の長さｆは、分離膜本体の長さａ以下であればよい。突起物の長さｆが分離膜本体の長さａと同等のときは、突起物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。
【０１０１】
（形状）
突起物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、突起物の形状は、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。
【０１０２】
突起物の断面形状が台形の場合、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加圧ろ過時の膜落込みが生じやすくなる。例えば、突起物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、突起物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。
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、突起物は、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。
【０１０３】
ただし、加圧ろ過時の突起物潰れが著しくない範囲であれば、突起物の断面において、その上辺が丸みを帯びていても良い。
【０１０４】
突起物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突起物の形状を調整することができる。
【０１０５】
また、突起物の分離膜の平面方向における形状は、図２および図３に示すように、全体として直線状であってもよく、その他の形状として、例えば曲線状、鋸歯状、波線状であってもよい。また、これらの形状において、突起物は破線状やドット状であってもよい。流動抵抗を低減する観点からドット状や破線状が好ましいが、突起物が途切れるために加圧ろ過時の膜落ち込みが発生する箇所が多くなるため、用途に応じて適宜設定すれば良い。
【０１０６】
また、突起物の分離膜の平面方向における形状が直線状である場合、隣り合う突起物は、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、突起物が分離膜上で交差しないこと、隣り合う２つの突起物の長手方向のなす角度が０°以上３０°以下であること、上記角度が０°以上１５°以下であること、及び上記角度が０°以上５°以下であること等を包含する。
【０１０７】
また、突起物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。突起物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。
【０１０８】
流路を安定して形成するために、分離膜エレメント使用中に分離膜本体が加圧されても、分離膜本体の落ち込みが抑制されることが好ましい。そのためには、分離膜本体と突起物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突起物の面積（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、流路の横断面積が広いことが好ましい。
【０１０９】
流路の横断面とは、流路の長手方向に対して垂直な断面（図１等の例では巻回方向に対して垂直な断面）である。分離膜本体と突起物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、突起物の側面が凹形状であるか、流路横断面において、突起物の形状が台形であることが好ましい。つまり、流路自体の断面形状は、楕円、半円、台形等であることが好ましい。
【０１１０】
なお、これ以外にも、突起物の断面形状は、幅に変化のない矩形であってもよい。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、幅に変化がある形状であってもよい。そのような断面形状として、上述した以外に、三角形、半球のような形状が挙げられる。
【０１１１】
突起物の形状は、図示する形状に限定されるものではない。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突起物を配置する場合は、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、突起物の形状を自由に調整することができる。
【０１１２】
図１−図３では、突起物３の平面方向における形状（ｘ−ｙ平面視における形状）は、その長手方向が巻回方向に平行な直線状である。ただし、突起物３は、分離膜本体２の表面から突出し、かつ分離膜エレメントとしての所望の効果が損なわれない範囲において、他の形状に変更可能である。すなわち、平面方向における形状は、曲線状および波線状等であってもよい。また、１つの分離膜に、幅および長さの少なくとも一方が互いに異なる複数の突起物が形成されていてもよい。
【０１１３】
（投影面積比）
分離膜の透過側の面に対する突起物の投影面積比は、特に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点では、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、投影面積比とは、分離膜を５ｃｍ×５ｃｍで切り出し、分離膜の面方向に平行な平面に投影した時に得られる突起物の投影面積を、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。
【０１１４】
〔２．分離膜エレメント〕
（２−１）概要
図６に示すように、分離膜エレメント１００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１００は、図示しない端板等の部材をさらに備える。
【０１１５】
（２−２）分離膜
＜概要＞
分離膜１は、集水管６の周囲に巻回されており、幅方向が集水管６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、巻回方向が巻回方向に沿うように配置される。
【０１１６】
よって、壁状物である突起物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６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。
【０１１７】
「巻回方向の内側」及び「巻回方向の外側」は、図５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６に近い方の端部、及び遠い方の端部に該当する。
【０１１８】
上述したように、突起物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、突起物が設けられていなくてもよい。
【０１１９】
＜膜リーフおよび封筒状膜＞
図１に示すように、分離膜１は、膜リーフ４（本書において、単に「リーフ」と称することがある。）を形成する。リーフ４において分離膜１は、その供給側の面２１が、図示しない供給側流路材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。分離膜リーフ４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る。
【０１２０】
また、１つのリーフ４において、互いに対向する分離膜１の供給側の面の間は、巻回方向内側端部（一点鎖線で示す部分）で、折り畳みまたは封止により、閉じている。
【０１２１】
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と、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、巻回したときの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。また、折り畳みによって分離膜リーフを形成する場合、リーフが長いほど（つまり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、折り畳みでなく封止することで、リーフが長くても製造時間の増大を抑制することができる。
【０１２２】
図１に示すように、複数の膜リーフ４が重ねられる。膜リーフ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に対向する他の膜リーフの分離膜７とが、分離膜対８を形成する。分離膜対は、封筒状膜とも呼ばれる。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６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（図中に２点鎖線で示す。）。透過水はこの封筒状膜によって原水から隔離される。
【０１２３】
透過側の面の封止部の形態としては、接着剤（ホットメルト等も含む）などの樹脂による接着、加熱またはレーザなどによる融着、およびゴム製シートが挟みこまれることによる封止等が挙げられる。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。これらの手法は、供給側の面の封止にも適用されてもよい。ただし、透過側の面と供給側の面とで、封止の手法は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１２４】
上述したように、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。その結果、リークの発生が抑制され、封筒状膜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（ａｉｒｌｅａｋ 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。
【０１２５】
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中心パイプの端部を封止し、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るなどの理由によって、透過側の面において、封止部分に空隙が存在すると、空気が分離膜の供給側へ移動する。すると、分離膜エレメントの端部から、つまり供給側の面の間から、水中に空気が漏れる。このときのエアリークを気泡の発生として確認することができる。
【０１２６】
なお、分離膜リーフおよび封筒状膜において、互いに対向する分離膜（図１における分離膜１および７）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突起物が設けられていればよいので、突起物を備える分離膜と、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、突起物を備えない分離膜（たとえば分離膜本体と同じ構成を備える膜）を含む。
【０１２７】
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。
【０１２８】
（２−３）集水管の周囲の構造
分離膜エレメントは、集水管２の周囲に巻回された、空隙を有するシートを備えることが好ましい。シートとしては、トリコットおよび上述の基材と同様に、空隙を有する平膜上の部材が好ましい。このシートは、第２の党側            エレメント巻回時に集水管２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、空隙を有するシートは集水管の円周より長く巻回しておけばよい。
【０１２９】
（２−４）供給側流路
（流路材）
分離膜エレメント１００は、重なり合う分離膜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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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、フィルムおよびネットといった部材が挙げられる。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。また、「不連続」の定義については、透過側の流路材について説明したとおりである。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。
【０１３２】
（２−５）集水管
集水管６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。
【０１３３】
（２−６）端板
図６に示すように、分離膜エレメント１００は、集水管６の長手方向において、分離膜１の巻回体の両端に装着された端板８１および８２を備える。端板８１は原水が通過可能に形成された原水孔８３、および透過水が通過可能に形成された中心孔８４を備え、端板８２も同様に、原水が通過可能に形成された原水孔８５、および透過水が通過可能に形成された中心孔８６を備える。
【０１３４】
図６では、端板８１の形状と端板８２の形状とは同じであるが、１つのエレメントにおいて、２つの端板の形状は互いに異なっていてもよい。また、図６では、端板８１を上流側に、端板８２を下流側に配置している。
【０１３５】
複数の分離膜エレメント１００が直列に繋がれた状態で使用される場合、原水の供給方向において最上流に位置する分離膜エレメントに、原水孔８３を介して原水が供給される。最上流の分離膜エレメントでは、上流側に位置する端板においては、孔８４は、設けられないか、またはふさがれている。供給された原水は、巻回体内を通る間に、透過水と濃縮水とに分けられる。
【０１３６】
濃縮水は、下流側の端板の原水孔８５を通り、さらに下流側のエレメントの原水孔８３を通って、下流側エレメントで同様に分離される。
【０１３７】
透過水は、エレメント内の集水管６を通り、さらにそのエレメントにおける下流側の端板の中心孔８６、次のエレメントの上流側端板の中心孔８４を通って、次のエレメントの集水管６に流入する。最終的には、透過水は最下流のエレメントの下流側端板の中心孔８６を通って回収される。
【０１３８】
〔３．分離膜エレメントの製造方法〕
（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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
（３−２）突起物（透過側流路材）の配置
分離膜の製造方法は、分離膜本体の透過側の面に、不連続な突起物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、突起物は、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。
【０１４２】
突起物を配置する方法は、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。具体的には突起物の配置には、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。
【０１４３】
突起物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、ロール型コーター、押出型コーター、印刷機、噴霧器などが挙げられる。
【０１４４】
（３−４）分離膜リーフの形成
分離膜リーフは、上述したように、供給側の面が内側を向くように分離膜を折りたたむことで形成することされてもよいし、別々の２枚の分離膜を貼り合わせることで形成されてもよい。
【０１４５】
分離膜エレメントの製造方法は、分離膜の巻回方向における内側端部を、供給側の面において封止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内側端部、つまり図５における左側端部を封止する。
【０１４６】
「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。
【０１４７】
このとき、重ねられた分離膜の内側に、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。
【０１４８】
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巻回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。
【０１４９】
（３−５）封筒状膜の形成
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、巻回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。
【０１５０】
こうして形成された封筒状膜の封止部の形状、構成については上述したとおりである。封止部は特に、透過側流路材が形成された領域よりも、分離膜の外縁寄りに設けられることが好ましい。
【０１５１】
（３−６）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。
【０１５２】
集水管の周囲に分離膜を巻回するときは、分離膜を、リーフの閉じられた端部、つまり封筒状膜の閉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。
【０１５３】
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、エレメント巻回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。
【０１５４】
集水管にトリコットを巻回しておくと、エレメント巻回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。
【０１５５】
（３−７）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、端板の取り付け等のさらなる工程を含んでいてもよい。
【０１５６】
〔４．分離膜エレメントの利用〕
分離膜エレメントは、さらに、直列または並列に接続し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されてもよい。
【０１５７】
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。
【０１５８】
流体分離装置の操作圧力は高い方が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。原水温度は、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、原水のｐＨが中性領域にある場合、原水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。
【０１５９】
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、原水としては、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。
【０１６０】
〔５．分離膜エレメントの他の形態〕
＜分離膜エレメントの構成＞
分離膜エレメントの他の形態について説明する。なお、以下で言及しない構成、並びに製造工程および利用については、上述の事項が適用される。
【０１６１】
本実施形態では、図１１に示すように、突起物３が、分離膜とは別のシートに固着していている。つまり、分離膜エレメントは、図１１に示すように、分離膜１０２と；シート１３とシート１３上に固着した突起物３とを備える透過側流路材１４とを備える。
【０１６２】
本実施形態の分離膜エレメントは、透過側流路材を分離膜間に挟み込む工程を備える以外は、図１に示すリーフを備える分離膜エレメントと同様の方法によって製造される。
【０１６３】
＜分離膜＞
分離膜１０２は、図１の分離膜１とは異なり、突起物３を備えない。つまり分離膜１０２としては、図１の実施形態の分離膜本体２と同様の構成が採用される。
【０１６４】
＜透過側流路材＞
透過側流路材１４は、２枚の分離膜１０２の透過側の面１２２の間に配置される。より詳細には、２枚の分離膜１０２は、透過側流路材１４を間に挟んで、図１の分離膜２および分離膜７と同様に、接着（封止）されている。その接着部分の少なくとも一部において、分離膜間に透過側流路材１４のシート１３が存在することが好ましい。図１１では、シート１３の大きさと分離膜１０２の大きさとは同一として示しているが、実際には、シートの方が大きくても良いし、分離膜の方が大きくてもよい。
【０１６５】
分離膜に突起物が固着している場合と、分離膜とは別のシートに突起物が固着している場合とは、シート状の部材に突起物が固着している、という点で共通する。本書では、説明の便宜上、分離膜とは異なる部材として設けられたシート状部材を、“シート”とよぶ。
【０１６６】
＜シート＞
シート１３の空隙率は２０％以上９０％以下であることが好ましく、４５％以上８０％以下であることが特に好ましい。
【０１６７】
突起物の配置の精度が不十分であると、突起間の溝が閉塞することがある。しかし、シートの空隙率が２０％以上であると、透過水はシート１３の空隙を通って別の溝に移動することができるので、分離膜エレメントの造水量が大きくなる。さらに、突起物３を構成する樹脂がシート１３に適度に含浸できるので、突起物３のシート１３からの剥離を抑制できる。また、分離膜間を封止する接着剤がシート１３に適度に含浸できるので、供給水の透過側流路への流入を抑制することができる。
【０１６８】
また、空隙率が９０％以下であることで、突起物３を構成する樹脂がシート１３の裏にまで含浸することを抑制できる。シート１３の裏にまで樹脂が含浸すると、樹脂の含浸部分とその周りの部分とで、シート１３の厚みが不均一になる。また、空隙率が９０％以下であることで、リーフ同士を接着する接着剤の広がりを適度に抑制することができる。その結果、分離膜エレメント形成後に接着剤が塗布されていない領域、すなわち、加圧ろ過が有効に機能する領域（有効膜面積）を確保することができる。これによって、分離膜エレメントの造水量の低下を抑制できる。
【０１６９】
ここで、空隙率とは、基材の単位体積当たりの空隙の割合をいう。空隙率は、基材に純水を含ませたときの重量から、基材の乾燥時の重量を差し引いた値を、乾燥時の基材の見かけ体積で除することで、百分率（％）として算出される。  シート１３の厚みは０．２ｍｍ以下であることが好ましい。２枚の分離膜の透過側の面の間を封止するためには、封止箇所で分離膜間に挟まれたシート１３に接着剤が含浸することが好ましい。シート１３の厚みが０．２ｍｍ以下であると、シート１３の厚み方向において全体にわたって接着剤が含浸するので、透過水への供給水の混合を防ぐことができる。ただし、シート１３の厚みが０．２ｍｍを超えても、シート１３の空隙率が８０％以上であれば、分離膜間を接着剤で封止することができる。また、シート１３の厚みが０．０２ｍｍ以上であることで、シート１３の強度を確保することができるので、シート１３の破損を抑制することができる。
【０１７０】
特に、シート１３の厚みが０．０２ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であれば、空隙率は２０％以上８０％以下であることが好ましく、シート１３の厚みが０．０２ｍｍを超えて０．４ｍｍ以下であれば、空隙率は３０％以上９０％以下であることがより好ましい。
【０１７１】
シート１３として、具体的には、不織布が好ましく用いられる。シート１３としては、例えば、上述の分離膜の基材と同様の素材および構造が適用される。
【０１７２】
＜突起物＞
シートに固着した突起物には、図２等を参照して分離膜の基材に固着した突起物について説明した構成（つまり形状、寸法、配置、材質等）が、好ましく適用される。また、本実施形態の透過側流路材は、分離膜上に突起物を設ける場合と同様の方法によって、シートに突起物を設けることで製造される。
【０１７３】
突起物の高さｃと、シートの厚みＨ１との関係について説明する。突起物の高さｃと、シートの厚みＨ１と突起物の高さｃとの和Ｈ０との比（ｃ／Ｈ０）は、０．０５以上であることが好ましい。これによって、広い流路を確保できるからである。一方で、比（ｃ／Ｈ０）が０．７以下であることで、張力を負荷しながら、シートを巻き取った際に、突起物によるシートの破壊や傷を防ぐことができる。これは、比（ｃ／Ｈ０）が大きいほど突起物のシートへの負荷が大きく、かつシートの物理的耐久性が小さくなるためである。
【０１７４】
比（ｃ／Ｈ０）が０．１３以下である場合、シートの空隙率は３０％以上９０％以下であることが好ましい。また、比（ｃ／Ｈ０）が０．１３を超え（または０．１５以上であって）、かつ０．７以下である場合は、シートの空隙率は２０％以上かつ８０％以下であることが好ましい。
【実施例】
【０１７５】
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。
【０１７６】
（突起物の高さ）
キーエンス製高精度形状測定システムＫＳ−１１００を用い、５ｃｍ×５ｃｍの透過側の測定結果から平均の高低差（つまり突起物の高さ）を解析した。１０μｍ以上の高低差のある３０箇所を測定し、各高さの値を総和した値を測定総箇所の数で割って求めた。
【０１７７】
（突起物の幅）
走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００）（日立製作所製）を用いて３０個の任意の突起物断面を５００倍で写真撮影し、分離膜の透過側における突起物の端部から、隣の突起物の端部までの水平距離を２００箇所について測定し、その平均値を突起物の幅として算出した。なお、突起物の高さ方向の中点位置を突起物の端部とした。
【０１７８】
（突起物のピッチ）
突起物の幅の測定において撮影した写真において、突起物の高さ方向の底辺位置での、膜面に平行な方向における突起物間の距離を測定した。
【０１７９】
（分離膜における幅広領域が占める割合｛（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ０｝）
メジャーを用いて１枚の分離膜本体の縦横寸法を測定し、それに基づいて１枚の膜の面積を算出した。
【０１８０】
分離膜の透過側の面に対する幅広突起物の投影面積を、レーザ顕微鏡（倍率１０〜１００倍の中から選択）を用いてステージを移動させながら測定した。こうして測定した個々の突起物の総和を、１枚の分離膜における投影面積の総和を算出した。同様に、互いに隣り合う幅広突起物の投影像の間の面積を測定し、１枚の分離膜における面積の総和を算出した。
【０１８１】
以上の測定を分離膜エレメントに含まれる全てのリーフについて行い、平均値を算出することで、分離膜の面積Ｒ０、幅広突起物の投影面積の和Ｒ２１および幅広突起物間の面積の和Ｒ２１を算出した。さらに、こうして得られた値Ｒ０、Ｒ２１およびＲ２２から（Ｒ２１＋Ｒ２２）／Ｒ０｝を算出した。
【０１８２】
（小幅突起物の投影面積の総和と、前記幅広突起物の投影面積の総和Ｒ２１との比｛Ｒ２１／Ｒ１１｝）
小幅突起物の投影面積を、レーザ顕微鏡（倍率１０〜１００倍の中から選択）を用いてステージを移動させながら測定し、１枚の分離膜における投影面積の総和をＲ１１とした。この測定を分離膜エレメントに含まれる全てのリーフについて行い、平均値を算出して、得られたＲ１１および上述したＲ２１から（Ｒ２１／Ｒ１１｝を算出した。
【０１８３】
（造水量）
原水として濃度３５，０００ｍｇ／ＬかつｐＨ６．５の食塩水を用いて、運転圧力４．５ＭＰａ、運転温度２５℃、回収率１５％の条件下で１５時間運転を行った。その後、同条件で、１０分間の運転を行うことで透過水を得た。この１０分間の運転で得られた透過水の体積から、１日あたりの透水量（立方メートル）を、造水量（ｍ３／日）として表した。
【０１８４】
（脱塩率（ＴＤＳ除去率））
造水量の測定における１０分間の運転で用いた原水およびサンプリングした透過水について、ＴＤＳ濃度を電導率測定により求め、下記式からＴＤＳ除去率を算出した。
ＴＤＳ除去率（％）＝１００×｛１−（透過水中のＴＤＳ濃度／原水中のＴＤＳ濃度）｝。
【０１８５】
（収縮幅）
造水量の測定に続き、運転圧力を７ＭＰａにした以外は同一の運転条件下で１分間運転して運転を終了するサイクル（発停）を１０，０００回繰り返した。そして測定後の分離膜エレメントの両端部を観察し、図１０（ｂ）に示すように、最も突出した部分と、最も凹んだ部分との距離を、幅方向における直線距離として測定した。
【０１８６】
（実施例１）
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる不織布（糸径：１デシテックス、厚み：約９０μｍ、通気度：１ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、密度０．８０ｇ／ｃｍ３）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分間放置し、８０℃の温水で１分間浸漬することによって繊維補強ポリスルホン支持膜からなる、多孔性支持層（厚さ１３０μｍ）を作製した。
【０１８７】
その後、多孔性支持膜のポリスルホンからなる層の表面をｍ−ＰＤＡの３．９重量％水溶液中に２分間浸漬してから、垂直方向にゆっくりと引き上げた。さらに、エアーノズルから窒素を吹き付けることで、支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた。
【０１８８】
その後、トリメシン酸クロリド０．１８重量％を含むｎ−デカン溶液を、膜の表面が完全に濡れるように塗布してから、１分間静置した。その後、膜から余分な溶液をエアブローで除去し、８０℃の熱水で洗浄した。
【０１８９】
次いで、突起物を分離膜全体に渡って形成した。すなわち、バックアップロールを１５℃に温度調節しながら、グラビアロールを用いて、ポリプロピレン（商品名：プライムポリマー社製）を、分離膜の透過側の面に塗布した。樹脂温度は２１０℃であり、加工速度は５．０ｍ／分であった。
【０１９０】
こうして形成された突起物は、千鳥型に並んだ、膜面に垂直な断面が半球型で、かつ底面が四角形のドットであった。小幅領域において、突起物の高さは０．２７ｍｍであり、突起物幅はＭＤ方向およびＣＤ方向の両方においては０．４ｍｍであり、ピッチは、ＭＤ方向およびＣＤ方向の両方において０．７ｍｍであった。２箇所の幅広領域のうちの一方の領域Ａにおいて、突起物の高さは０．２７ｍｍであり、突起物幅は、ＭＤ方向およびＣＤ方向の両方において０．７ｍｍであり、ピッチは、ＭＤ方向およびＣＤ方向の両方において１．０ｍｍであった。他方の幅広領域Ｂにおいて、突起物の構成は幅広領域Ａと同じであった。幅広領域Ａ、小幅領域および幅広領域Ｂの面積比は０．２５：０．５：０．２５であり、幅広領域Ａ、小幅領域、幅広領域Ｂの順にった。なお、それぞれの領域において、突起物は、ＭＤ方向において分離膜の全体に渡って配置された。つまり、各領域の面積比は、各領域の幅の比と一致する。
【０１９１】
こうして得られた分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が３５．２ｍ２となるように折り畳み断裁加工し、長さ８００ｍｍである２６枚のリーフを作製した。
【０１９２】
こうして得られたリーフに対して、接着剤を塗布し、ＡＢＳ製集水管（幅：１，０２０ｍｍ、径：３０ｍｍ、孔数４０個×直線状１列）にスパイラル状に巻き付けた。リーフ間を接着した接着剤を、「リーフ接着剤」と称する。リーフ接着剤としては主剤であるイソシアネートおよび硬化剤であるポリオールをそれぞれ１：２で混合したものを用いた。
【０１９３】
巻回された封筒状膜の外周にさら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、端板取りつけ、および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。
【０１９４】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量、脱塩率はそれぞれ、２３．０ｍ３／ｄａｙおよび９９．６８％であり、収縮幅は３．２ｍｍだった。
【０１９５】
（実施例２）
幅広領域Ａ、小幅領域および幅広領域Ｂの面積比を０．１５：０．７：０．１５に変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２３．７ｍ３／ｄａｙおよび９９．６６％であり、収縮幅は３．８ｍｍだった。
【０１９６】
（実施例３）
幅広領域Ａ、小幅領域および幅広領域Ｂの面積比は０．３５：０．３：０．３５に変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２２．６ｍ３／ｄａｙおよび９９．７０％であり、収縮幅は２．７ｍｍだった。
【０１９７】
（実施例４）
幅広領域Ａ、小幅領域および幅広領域Ｂの面積比は０．０５：０．９：０．０５に変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２４．０ｍ３／ｄａｙおよび９９．６５％であり、収縮幅は４．５ｍｍだった。
【０１９８】
（実施例５）
小幅領域および幅広領域の配置を変更し、幅広領域Ａ、小幅領域Ａ、幅広領域Ｂ、小幅領域Ｂ、幅広領域Ｃの面積比を０．２：０．２：０．２：０．２：０．２に変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２４．３ｍ３／ｄａｙおよび９９．６５％であり、収縮幅は２．１ｍｍだった。
【０１９９】
（実施例６）
小幅領域において、突起物の高さを０．２７ｍｍとし、突起物幅を０．４ｍｍとし、ＣＤ方向におけるピッチを０．７ｍｍとし、かつ、幅広領域Ａにおいて、突起物の高さを０．２７ｍｍとし、突起物幅を０．７ｍｍとし、ＣＤ方向におけるピッチを１．０ｍｍとし、巻回方向（ＭＤ）において突起物を分離膜本体の一端から他端まで連続するように設けた（つまり、ＭＤ方向におけるピッチを“０”（ゼロ）とした）こと以外は、全て実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。なお、幅広領域Ｂにおける突起物の構成を幅広領域Ａと同じとした。
【０２００】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２３．７ｍ３／ｄａｙおよび９９．６５％であり、収縮幅は２．６ｍｍだった。
【０２０１】
（実施例７）
基材をポリエステル長繊維不織布（糸径：１．１デシテックス、厚み：約８０μｍ、通気度：０．９５ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、多孔性支持層側表層の繊維配向度：４５°、多孔性支持層とは反対側の表層での繊維配向°：１５°）にした以外は全て実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。
【０２０２】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２３．２ｍ３／ｄａｙおよび９９．６７％であり、収縮幅は２．９ｍｍだった。
【０２０３】
（実施例８）
基材をポリエステル長繊維不織布（糸径：１．１デシテックス、厚み：約８０μｍ、通気度：０．９５ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、多孔性支持層側表層の繊維配向度：４５°、多孔性支持層とは反対側の表層での繊維配向°：１５°）にした以外は全て実施例６と同様に分離膜エレメントを作製した。
【０２０４】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２３．８ｍ３／ｄａｙおよび９９．６５％であり、収縮幅は２．１ｍｍだった。
【０２０５】
（実施例９）
幅広領域Ａ、小幅領域および幅広領域Ｂの面積比を０．０３：０．９４：０．０３に変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。
【０２０６】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２３．５ｍ３／ｄａｙおよび９９．５５％であり、収縮幅は５．５ｍｍだった。
【０２０７】
（実施例１０）
幅広領域Ａ、小幅領域および幅広領域Ｂの面積比を０．４：０．２：０．４に変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜エレメントを作製した。
【０２０８】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２１．９ｍ３／ｄａｙおよび９９．５８％であり、収縮幅は２．５ｍｍだった。
【０２０９】
（実施例１１）
小幅領域において、突起物の高さを０．２７ｍｍとし、突起物幅を０．４ｍｍとし、ＣＤ方向におけるピッチを０．７ｍｍとし、幅広領域Ａにおいて、突起物の高さを０．２７ｍｍとし、突起物幅を０．７ｍｍとし、ＣＤ方向におけるピッチを１．０ｍｍとしたこと、および、小幅領域および幅広領域の両方において、突起物をＭＤ方向において分離膜本体の一端から他端まで連続するように設けたこと以外は、全て実施例９と同様に分離膜エレメントを作製した。幅広領域Ｂの突起物の構成は、幅広領域Ａと同じとした。
【０２１０】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２３．８ｍ３／ｄａｙおよび９９．６２％であり、収縮幅は４．２ｍｍだった。
【０２１１】
（実施例１２）
基材をポリエステル長繊維不織布（糸径：１．１デシテックス、厚み：約８０μｍ、通気度：０．９５ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、多孔性支持層側表層の繊維配向度：４５°、多孔性支持層とは反対側の表層での繊維配向°：１５°）にした以外は全て実施例９と同様に分離膜エレメントを作製した。
【０２１２】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２３．６ｍ３／ｄａｙおよび９９．５７％であり、収縮幅は５．５ｍｍだった。
【０２１３】
（実施例１３）
基材をポリエステル長繊維不織布（糸径：１．１デシテックス、厚み：約８０μｍ、通気度：０．９５ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、多孔性支持層側表層の繊維配向度：４５°、多孔性支持層とは反対側の表層での繊維配向°：１５°）にした以外は全て実施１１と同様に分離膜エレメントを作製した。
【０２１４】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２３．９ｍ３／ｄａｙおよび９９．６２％であり、収縮幅は４．０ｍｍだった。
【０２１５】
（実施例１４）
小幅領域において、ＭＤ方向およびＣＤ方向の両方における突起物幅を０．１２ｍｍとし、幅広領域ＡおよびＢにおいて、ＭＤ方向およびＣＤ方向の両方における突起物幅を１ｍｍに変更したこと以外は、全て実施１１と同様に、分離膜エレメントを作製した。
【０２１６】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２２．１ｍ３／ｄａｙおよび９９．６６％であり、収縮幅は３．５ｍｍだった。
【０２１７】
（実施例１５）
小幅領域において、ＭＤ方向およびＣＤ方向の両方における突起物幅を２ｍｍとし、幅広領域ＡおよびＢにおいて、ＭＤ方向およびＣＤ方向の両方における流路材幅を３ｍｍに変更したこと以外は、全て実施１１と同様に、分離膜エレメントを作製した。
【０２１８】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２０．３ｍ３／ｄａｙおよび９９．６８％であり、収縮幅は２．５ｍｍだった。
【０２１９】
（実施例１６）
小幅領域において、ＭＤ方向およびＣＤ方向の両方における突起物幅を４ｍｍとし、幅広領域ＡおよびＢにおいて、ＭＤ方向およびＣＤ方向の両方における突起物幅を６ｍｍに変更したこと以外は全て実施１１と同様に分離膜エレメントを作製した。
【０２２０】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、１９．５ｍ３／ｄａｙおよび９９．６９％であり、収縮幅は１．８ｍｍだった。
【０２２１】
（実施例１７）
小幅領域の突起物幅０．３ｍｍ、幅広領域ＡおよびＢにおいて、ＭＤ方向およびＣＤ方向の両方における突起物幅を０．３５ｍｍに変更したこと以外は、全て実施１と同様に、分離膜エレメントを作製した。
【０２２２】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、１９．７ｍ３／ｄａｙおよび９９．７８％であり、収縮幅は１．８ｍｍだった。
【０２２３】
（実施例１８）
突起物を分離膜の基材側に形成する代わりに、抄紙不織布（糸径：１デシテックス、厚み：約０．０３ｍｍ、空隙率２５％）上に形成し、かつ、突起物の高さを０．２４ｍｍとした以外は、実施例１と同様の手順によって突起物を形成することで、シート状の透過側流路材を作製した。こうして得られた透過側流路材を分離膜の透過側の面の間に挿入した以外は、全て実施例１と同様の手順によって、分離膜エレメントを作製した。
【０２２４】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２１．０ｍ３／ｄａｙおよび９９．６９％であり、収縮幅は１．４ｍｍだった。
【０２２５】
（実施例１９）
突起物を分離膜の基材側に形成する代わりに、抄紙不織布（糸径：１デシテックス、厚み：約０．０３ｍｍ、空隙率２５％）上に形成し、かつ、突起物の高さを０．２４ｍｍとした以外は、実施例６と同様の手順によって突起物を形成することで、シート状の透過側流路材を作製した。こうして得られた透過側流路材を分離膜の透過側の面の間に挿入した以外は、全て実施例１と同様の手順によって、分離膜エレメントを作製した。
【０２２６】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、２１．３ｍ３／ｄａｙおよび９９．６６％であり、収縮幅は１．０ｍｍだった。
【０２２７】
（比較例１）
全幅にわたって小幅領域を配置したこと以外は、全て実施例１と同様に、分離膜エレメントを作製した。
【０２２８】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、１８．６ｍ３／ｄａｙおよび９８．１２％であり、収縮幅は１０．３ｍｍだった。
【０２２９】
（比較例２）
全幅にわたって小幅領域を配置したこと以外は、全て実施例６と同様に、分離膜エレメントを作製した。
【０２３０】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、１９．１ｍ３／ｄａｙおよび９８．４５％であり、収縮幅は８．７ｍｍだった。
【０２３１】
（比較例３）
全幅にわたって小幅領域を配置したこと以外は、全て実施例７と同様に、分離膜エレメントを作製した。
【０２３２】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、１８．８ｍ３／ｄａｙおよび９８．２１％であり、収縮幅は１０．０ｍｍだった。
【０２３３】
（比較例４）
全幅にわたって小幅領域を配置したこと以外は、全て実施例１４と同様に、分離膜エレメントを作製した。
【０２３４】
このエレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で運転を行って透過水を得たところ、造水量および脱塩率はそれぞれ、１０．０ｍ３／ｄａｙおよび７６．１２％であり、収縮幅は１５．３ｍｍだった。
【０２３５】
結果から明らかなように、実施例の分離膜および分離膜エレメントは、高造水性能、安定運転性能、優れた除去性能を有している。
【０２３６】
【表１】
2015006661.tif 000003
【０２３７】
【表２】
2015006661.tif 000004
【０２３８】
【表３】
2015006661.tif 000005
【０２３９】
【表４】
2015006661.tif 000006
【０２４０】
【表５】
2015006661.tif 000007
【産業上の利用可能性】
【０２４１】
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】
【０２４２】
１、７  分離膜
２  分離膜本体
３  突起物
４  分離膜リーフ
５、５１、５２  透過側流路
６  集水管
８  分離膜対
１３  シート
ａ  分離膜本体の長さ
ｂ  幅方向での流路材間隔
ｃ  突起物の高さ
ｄ  突起物の幅
ｅ  巻回方向での流路材間隔
ｆ  突起物長さ
２１  供給側の面
２２  透過側の面
３１  小幅突起物
３２  幅広突起物
３５  小幅領域
３６、３６Ａ、３６Ｂ  幅広領域
７１  供給側の面
８１  端板
８２  端板
８３、８５  原水孔
８４、８６  中心孔
Ｒ０  分離膜本体の面積
Ｒ１  小幅流路の投影像間の領域の面積
Ｒ２  幅広突起物の投影面積
Ｗ０  分離膜幅
Ｗ１  小幅領域の幅
Ｗ２  幅広領域の幅
１００  分離膜エレメント
２０１  基材
２０２  多孔性支持層
２０３  分離機能層
Ｒ１０  小幅突起物の投影面積
Ｒ２０  幅広突起物の投影面積
【図１】
2015006661.tif 000008
【図２】
2015006661.tif 000009
【図３】
2015006661.tif 000010
【図４】
2015006661.tif 000011
【図５】
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【図６】
2015006661.tif 000013
【図７】
2015006661.tif 000014
【図８】
2015006661.tif 000015
【図９】
2015006661.tif 000016
【図１０】
2015006661.tif 000017
【図１１】
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