(57)【要約】本発明は、高い圧力で運転しても、高い除去性能と造水性能を有する分離膜エレメントを提供することを目的とする。本発明の分離膜エレメントは、原水側の面と透過側の面とを有し、上記原水側の面同士が向かい合うように配置されることで、分離膜リーフを形成する複数の分離膜と、上記分離膜の上記透過側の面同士の間に設けられ、透過側流路を形成する透過側流路材と、上記分離膜の原水側の面同士の間に設けられ、原水側流路を形成する原水側流路材と、透過水を集水する集水管と、を備え、上記分離膜リーフは、上記集水管の長手方向に対して直交方向における外周部、および、上記集水管の長手方向における端面に、それぞれ開口部を有し、上記分離膜リーフの幅Ｗ１が、１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下である分離膜エレメントであって、上記透過側流路材の流路幅の変動係数が０．００以上０．１０以下であり、分離膜リーフの幅Ｗ１と、分離膜リーフの長さＬの比であるＬ／Ｗ１が、２．５以上であることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水側の面と透過側の面とを有し、前記原水側の面同士が向かい合うように配置されることで、分離膜リーフを形成する複数の分離膜と、
前記分離膜の前記透過側の面同士の間に設けられ、透過側流路を形成する透過側流路材と、
前記分離膜の原水側の面同士の間に設けられ、原水側流路を形成する原水側流路材と、
透過水を集水する集水管と、を備え、
前記分離膜リーフは、前記集水管の長手方向に対して直交方向における外周部、および、前記集水管の長手方向における端面に、それぞれ開口部を有し、
前記分離膜リーフの幅Ｗ１が、１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下である分離膜エレメントであって、
前記透過側流路材の流路幅の変動係数が０．００以上０．１０以下であり、分離膜リーフの幅Ｗ１と、分離膜リーフの長さＬの比であるＬ／Ｗ１が、２．５以上である、分離膜エレメント。
【請求項２】
前記分離膜リーフの長さＬが７５０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下である、請求項１に記載の分離膜エレメント。
【請求項３】
前記集水管の長手方向に対して直交方向における、前記分離膜リーフの外周部に設けられた開口部である原水供給部と、
前記集水管の長手方向における、前記分離膜リーフの片側の端面に設けられた開口部である濃縮水排出部と、を備え、
前記濃縮水排出部は、前記片側の端面の一部を開口した開口部である、請求項１または２に記載の分離膜エレメント。
【請求項４】
前記原水供給部の長さは、前記分離膜リーフの長さＬに対して５％以上３５％以下である、請求項３に記載の分離膜エレメント。
【請求項５】
前記原水供給部の長さは、前記分離膜リーフの長さＬに対して１５％以上２５％以下である、請求項３に記載の分離膜エレメント。
【請求項６】
前記集水管の長手方向における、前記分離膜リーフの片側の端面に設けられた開口部である原水供給部と、
前記集水管の長手方向に対して直交する方向における、前記分離膜リーフの外周部に設けられた開口部である濃縮水排出部と、を備え、
前記濃縮水排出部は、前記外周部の一部を開口した開口部である、請求項１または２に記載の分離膜エレメント。
【請求項７】
前記原水供給部の長さは、前記分離膜リーフの長さＬに対して１０％以上４０％以下である、請求項６に記載の分離膜エレメント。
【請求項８】
前記原水供給部の長さは、前記分離膜リーフの長さＬに対して１５％以上２０％以下である、請求項６に記載の分離膜エレメント。
【請求項９】
前記集水管の長手方向における、前記分離膜リーフの両側の端面に設けられた開口部である原水供給部と、
前記集水管の長手方向に対して直交する方向における、前記分離膜リーフの外周部に設けられた濃縮水排出部と、を備え
前記原水供給部は、前記両側の端部のそれぞれ一部を開口した開口部である、請求項１または２に記載の分離膜エレメント。
【請求項１０】
前記原水供給部の長さは、前記分離膜リーフの長さＬに対して５％以上４５％以下である、請求項９に記載の分離膜エレメント。
【請求項１１】
前記原水供給部の長さは、前記分離膜リーフの長さＬに対して１５％以上３０％以下である、請求項９に記載の分離膜エレメント。
【請求項１２】
前記集水管の長手方向における前記開口部は、前記集水管の長手方向に対して直交方向における分離膜リーフの内側端部から外側に向かって単一に設けられる、請求項１〜１１のいずれかに記載の分離膜エレメント。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の分離膜エレメントを用いて、前記分離膜エレメントに供給された水量に対し、造水された水量の割合を３５％以上とする、分離膜エレメントの運転方法。
【請求項１４】
原水側の面と透過側の面とを有し、前記原水側の面同士が向かい合うように配置されることで、分離膜リーフを形成する複数の分離膜と、
前記分離膜の前記透過側の面同士の間に設けられ、透過側流路を形成する透過側流路材と、
透過水を集水する集水管と、を備え、
前記集水管の長手方向における前記透過側流路材の横断面は複数の流路を有し、かつ、横断面積比が０．４以上０．７５以下であって、
前記分離膜リーフは、前記集水管の長手方向に対して直交する方向における外周部に設けられた開口部である原水供給部と、
前記集水管の長手方向における端面側に設けられた開口部である濃縮水排出部と、を備える、分離膜エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体、気体等の流体に含まれる成分を分離するために使用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およ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水を供給し、他方の面から透過水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、１個の分離膜エレメントあたりの膜面積が大きくなるように、つまり１個の分離膜エレメントあたりに得られる透過水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、中心管と、中心管の周囲に巻き付けられた積層体とを備える。積層体は、原水（つまり被処理水）を分離膜表面へ供給する原水側流路材、原水に含まれる成分を分離する分離膜および分離膜を透過し原水側流体から分離された透過側流体を中心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、原水に圧力を付与することができるので、透過水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、原水側流体の流路を形成させるために、原水側流路材として、主に高分子製のネットが使用される。また、分離膜として、積層型の分離膜が用いられる。積層型の分離膜は、原水側から透過側に積層された、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（多孔性支持層）、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備えている。また、透過側流路材としては、分離膜の落込みを防ぎ、かつ透過側の流路を形成させる目的で、原水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（緯編物とも言う）が使用される。【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、および単位時間あたりの透過水量の増大のために、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。【０００７】
具体的には、特許文献１では、糸を不織布上に配置した流路材を備えた分離膜エレメントが提案されている。特許文献２では、一般的なフィルムをインプリント成形し、ドットなど、フィルム表面方向における液体通過性を改善した分離膜エレメントが提案されている。このような分離膜エレメントは、図１に示すように、原水側流路材１を分離膜２で挟み込み、透過側流路材３を積層させて一組のユニットとし、集水管４の周囲にスパイラル状に巻囲して分離膜エレメント５としている。【０００８】
また、特許文献３では、分離膜エレメントの幅方向両端部から原水を流し込み、外周部から濃縮水として排出する形態が提案され、特許文献４、５では、原水を分離膜エレメントの外周部から供給し、一端から濃縮水として排出する形態が提案されている。これらの分離膜エレメントについて、分離膜エレメント５と同様に原水側流路材１を分離膜２で挟み込み、透過側流路材３を積層させて一組のユニットとし、集水管４の周囲にスパイラル状に巻囲して得ることができるが、分離膜エレメント５とは原水の流入部や濃縮水排出部が、分離膜エレメントの外周部に位置する点で異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２−０２６１３３３号明細書
【特許文献２】特開２００６−２４７４５３号公報
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２−０１１７８７８明細書
【特許文献４】特開平１１−１８８２４５号公報
【特許文献５】特開平５−２０８１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、特許文献１や特許文献２に示された分離膜エレメントでは、原水がエレメント端面から他方の端面へ流れるため濃度分極が生じやすい形態であり、特に高回収率運転（回収率：エレメントに供給する原水量に対する造水量の割合）を実施する場合には、造水性や除去性能の低下、およびスケールが発生しやすい問題がある。【００１１】
また、特許文献３〜５に記載された構成では、原水側流路と透過側流路の流動抵抗が高く流路を短くして抵抗を下げる必要があり、それに伴って原水側流路が短く原水側流速も低下する問題がある。【００１２】
そこで、本発明では、高回収率運転下においても高い造水性と高除去性を有し、かつスケールが生じにく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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明によれば、（１）原水側の面と透過側の面とを有し、上記原水側の面同士が向かい合うように配置されることで、分離膜リーフを形成する複数の分離膜と、上記分離膜の上記透過側の面同士の間に設けられ、透過側流路を形成する透過側流路材と、上記分離膜の原水側の面同士の間に設けられ、原水側流路を形成する原水側流路材と、透過水を集水する集水管と、を備え、上記分離膜リーフは、上記集水管の長手方向に対して直交方向における外周部、および、上記集水管の長手方向における端面に、それぞれ開口部を有し、上記分離膜リーフの幅Ｗ１が、１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下である分離膜エレメントであって、上記透過側流路材の流路幅の変動係数が０．００以上０．１０以下であり、分離膜リーフの幅Ｗ１と、分離膜リーフの長さＬの比であるＬ／Ｗ１が、２．５以上である分離膜エレメントが提供される。【００１４】
また、本発明の好ましい形態によれば、（２）分離膜エレメントにおける、原水側流路の長さすなわち分離膜リーフの長さＬが、７５０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下である、分離膜エレメントが提供される。【００１５】
また、本発明の好ましい形態によれば、（３）上記集水管の長手方向に対して直交方向における、上記分離膜リーフの外周部に設けられた開口部である原水供給部と、上記集水管の長手方向における、上記分離膜リーフの片側の端面に設けられた開口部である濃縮水排出部と、を備え、上記濃縮水排出部は、上記片側の端面の一部を開口した開口部である、上記（１）または（２）に記載の分離膜エレメントが提供される。【００１６】
また、本発明の好ましい形態によれば、（４）上記原水供給部の長さは、上記分離膜リーフの長さＬに対して５％以上３５％以下である、上記（３）に記載の分離膜エレメントが提供される。【００１７】
また、本発明の好ましい形態によれば、（５）上記原水供給部の長さは、上記分離膜リーフの長さＬに対して１５％以上２５％以下である、上記（３）に記載の分離膜エレメントが提供される。【００１８】
また、本発明の好ましい形態によれば、（６）上記集水管の長手方向における、上記分離膜リーフの片側の端面に設けられた開口部である原水供給部と、上記集水管の長手方向に対して直交する方向における、上記分離膜リーフの外周部に設けられた開口部である濃縮水排出部と、を備え、上記濃縮水排出部は、上記外周部の一部を開口した開口部である、上記（１）または（２）に記載の分離膜エレメントが提供される。【００１９】
また、本発明の好ましい形態によれば、（７）上記原水供給部の長さは、上記分離膜リーフの長さＬに対して１０％以上４０％以下である、上記（６）に記載の分離膜エレメントが提供される。【００２０】
また、本発明の好ましい形態によれば、（８）上記原水供給部の長さは、上記分離膜リーフの長さＬに対して１５％以上２０％以下である、上記（６）に記載の分離膜エレメントが提供される。【００２１】
また、本発明の好ましい形態によれば、（９）上記集水管の長手方向における、上記分離膜リーフの両側の端面に設けられた開口部である原水供給部と、上記集水管の長手方向に対して直交する方向における、上記分離膜リーフの外周部に設けられた濃縮水排出部と、を備え上記原水供給部は、上記両側の端部のそれぞれ一部を開口した開口部である上記（１）または（２）に記載の分離膜エレメントが提供される。【００２２】
また、本発明の好ましい形態によれば、（１０）上記原水供給部の長さは、上記分離膜リーフの長さＬに対して５％以上４５％以下である、上記（９）に記載の分離膜エレメントが提供される。【００２３】
また、本発明の好ましい形態によれば、（１１）上記原水供給部の長さは、上記分離膜リーフの長さＬに対して１５％以上３０％以下である、上記（９）に記載の分離膜エレメントが提供される。【００２４】
また、本発明の好ましい形態によれば、（１２）上記集水管の長手方向における上記開口部は、上記集水管の長手方向に対して直交方向における分離膜リーフの内側端部から外側に向かって単一に設けられる、上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の分離膜エレメントが提供される。【００２５】
また、本発明の好ましい形態によれば、（１３）上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の分離膜エレメントを用いて、上記分離膜エレメントに供給された水量に対し、造水された水量の割合を３５％以上とする、分離膜エレメントの運転方法が提供される。【００２６】
また、本発明の好ましい形態によれば、（１４）原水側の面と透過側の面とを有し、上記原水側の面同士が向かい合うように配置されることで、分離膜リーフを形成する複数の分離膜と、上記分離膜の上記透過側の面同士の間に設けられ、透過側流路を形成する透過側流路材と、透過水を集水する集水管と、を備え、上記集水管の長手方向における上記透過側流路材の横断面は複数の流路を有し、かつ、横断面積比が０．４以上０．７５以下であって、上記分離膜リーフは、上記集水管の長手方向に対して直交する方向における外周部に設けられた開口部である原水供給部と、上記集水管の長手方向における端面側に設けられた開口部である濃縮水排出部と、を備える、分離膜エレメントが提供される。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によって、分離膜エレメントを通過する原水の流速が速まり、濃度分極が起こりがたい構成になるため、特に高回収率運転においてスケールが生じ難く、造水量や除去性に優れた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】
【００２８】
【図１】一般的な分離膜エレメントの一例を示す模式図である。
【図２】本発明のＬ型分離膜エレメントの一例を示す模式図である。
【図３】本発明に適用される透過側流路材の横断面図の一例である。
【図４】本発明に適用される透過側流路材の横断面図のその他の一例である。
【図５】本発明に適用される透過側流路材の形態を説明する横断面図である。
【図６】本発明に適用される透過側流路材の一例である。
【図７】本発明に適用される透過側流路材のその他の一例である。
【図８】本発明のＬ型エレメントの原水流れを示す模式図である。
【図９】本発明の逆Ｌ型分離膜エレメントの原水流れを示す模式図である。
【図１０】本発明のＩＬ型分離膜エレメントの原水流れを示す模式図である。
【図１１】本発明のＴ型分離膜エレメントの原水流れを示す模式図である。
【図１２】本発明に適用される透過側流路材の形態を説明する平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、本発明の分離膜エレメントの実施形態について、詳細に説明する。
【００３０】
＜分離膜エレメントの概要＞
本発明では、集水管の長手方向に対して直交方向（巻囲方向とも言う）外周部に原水供給部または濃縮水排出部を備え、分離膜の原水側の面同士が向かい合うように配置されることで形成される分離膜リーフの幅Ｗ１が、１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下である分離膜エレメントにおいて、流路幅の変動係数が０．００以上０．１０以下の透過側流路材を備えることで、分離膜リーフの幅Ｗ１と、分離膜リーフの長さＬとの比であるＬ／Ｗ１が２．５以上に延長可能である。
【００３１】
通常、流動抵抗は水量と流路長に比例して大きくなるが、本構成により分離膜エレメントの透過側流動抵抗を低減できるため、流路長を長くしても透過側抵抗の増加を抑えることができる。つまり、分離膜リーフ、すなわち透過側流路を長くしても流動抵抗の増加を抑えることができるため、結果的に原水側流路が長くなり原水流速を速めたスケールが生じ難い分離膜エレメントとすることができる。
【００３２】
＜透過側流路材＞
本発明の分離膜エレメントには、分離膜の透過側の面に透過側流路材が配置される。透過側流路材は、透過側流路の流動抵抗を低減し、かつ加圧ろ過下においても流路を安定に形成させる点では、透過側流路材の巻囲方向における流路幅の変動係数（流路幅の変動係数とも言う）が０．００以上０．１０以下であることが必要となる。本範囲の流路幅の変動係数を有する透過側流路材であればその種類は限定されず、従来のトリコットを流路が広がるように厚くした緯編物や繊維の目付量を低減した緯編物、不織布のような多孔性シートに突起物を配置したり、フィルムや不織布を凹凸加工した凹凸シートを用いたりすることができる。
【００３３】
ここで、流路幅の変動係数について説明する。図１２では一例として、シート状の透過側流路材について、凹凸面から流路材を観察した際の平面図を示しているが、透過側流路材を分離膜エレメントに装填した際、集水管の長手方向に沿って透過側流路材の凸部を通るように切断して得たサンプルを凸部の上側から観察し、凸部の中心と隣接する凸部の中心との距離Ｐ（ピッチとも言う）と、一方の凸部の幅と、他方の凸部の幅の平均値を差し引いた値が流路幅Ｄである。同じ流路について、巻囲方向に向かって０．２５ｍｍ間隔で流路幅を１００カ所測定し、その標準偏差を平均値で除した値が１つの流路における流路幅の変動係数である。同様に、その他の５０本の流路について同様の操作を繰り返して各流路幅の変動係数を算出し、それを平均した値を流路幅の変動係数とすることができる。なお、図６のように分離膜エレメントの巻囲方向および幅方向のいずれにも、突起物の高さと流路の高さが同等の流路が存在する場合は、各突起物の中央と幅方向に隣接する突起物の中央との距離をピッチとし、１００カ所のピッチ及び流路幅に基づき流路幅の変動係数を算出することができる。なお、ピッチや凸部の幅は、市販のマイクロスコープや電子顕微鏡を用いて測定することができる。
【００３４】
上述した透過側流路材を本発明の分離膜エレメントに配置することにより、透過側流路の流動抵抗を低減することができ、それに伴い、流動抵抗が大きい流路材を含む分離膜エレメントと、同じ回収率で運転した際、原水の流速が速まり濃度分極を小さくでき、特に高回収率運転下における濃度分極の低減、スケール発生を抑制することができる。
【００３５】
一般的な分離膜エレメントは回収率３０％以下で運転するが、本発明の分離膜エレメントでは回収率３５％以上においても安定に作動することができ、回収率が高くなるほど従来の分離膜エレメントに対して優位性を発現することができる。
＜横断面積比＞
透過側流路材は、その横断面積比が０．４以上０．７５以下であることで流路を広く確保することができ、透過側流路の流動抵抗を効率良く低減できる。
【００３６】
ここで、透過側流路材の横断面積比について説明する。図３では一例として、シート状の透過側流路材について示しているが、透過側流路材を分離膜エレメントに装填した際、集水管の長手方向に沿って透過側流路材の凸部を通るように切断し、その断面について、凸部の中心と隣接する凸部の中心との距離（ピッチとも言う）と透過側流路材の高さの積に対する、凸部の中心と隣接する凸部の中心との間に占める透過側流路材の横断面積との比が横断面積比である。
【００３７】
また、図４のように透過側流路材が分離膜の透過側の面に固着している場合においても同様の手法で計算できる。ただし、この場合は流路材が複数存在することになり、凸部の中心と隣接する凸部の中心との間に占める透過側流路材の横断面積は２つ（Ｓ１およびＳ２）存在することになり、横断面積ＳはＳ１とＳ２の和に相当する。
【００３８】
具体的な測定方法としては、上述のように透過側流路材を切断し、顕微鏡画像解析装置を用いて算出することができる。
＜透過側流路材の製造＞
本発明に用いられる透過側流路材は、例えば、溶融した樹脂を不織布に所定の形状に吐出し、不織布上に突起物を形成させることで得ることができる。また、分離膜の透過側の面に溶融した樹脂を吐出し、得られた突起物を透過側流路材とすることができる。さらに、フィルムやインプリントを、エンボス加工やインプリント加工により凹凸成形したシートを透過側流路材としてもよい。
＜原水の高流速化＞
原水側流路材１により形成される原水側流路が、少なくとも分離膜リーフの巻囲方向にかけて設けられると、図１のような、原水側流路が分離膜エレメントの幅方向に設けられる一般的な分離膜エレメント５と比べて、原水の流速を速くすることができる。
【００３９】
同じ厚みの原水側流路材を用いる場合、一般的な分離膜エレメント５における原水側流路の入口面積は、分離膜リーフの長さＬと原水側流路材厚みＨ２の積となる。一方、本発明のように原水側流路が少なくとも分離膜リーフの巻囲方向に設けられる場合、原水側流路の入口面積は分離膜リーフの幅Ｗ１と原水側流路材厚みＨ２の積である。分離膜リーフの幅Ｗ１と、巻囲方向における分離膜リーフの長さＬの比であるＬ／Ｗが２．５以上、すなわち分離膜リーフの長さＬは分離膜リーフの幅Ｗ１よりも２．５倍以上大きいことで、本発明の方が原水供給部の断面積（原水側流路の入口断面積）が小さく、同等の原水量を分離膜エレメントに通過させる場合は原水の流速が速くなる。
【００４０】
なお、上述した原水側流路が少なくとも分離膜リーフの巻囲方向にかけて設けられるとは、分離膜リーフにおいて、集水管４と巻囲方向の反対側に位置する領域に原水の入口または出口が設けられている構成を意味している。
【００４１】
また、流動抵抗は水量と流路長に比例して大きくなるが、本発明の形態では原水側流路が巻囲方向に設けられているため、主流のＩ型エレメント（原水側流路が、分離膜エレメントの幅方向に設けられる）とした場合よりも流動抵抗が高くなる傾向にある。そのため、分離膜リーフ数を減らして原水側流路の長さＬ（分離膜リーフの長さとも言う）を短くして流動抵抗を低減する形態が一般的である。しかしながら、分離膜リーフが増える分だけ原水が分散されるため原水流速が減速し、膜面のイオン濃度が高まり塩除去率の低下やスケールが発生しやすい状態となる。しかしながら、本発明では後述するように流路幅の変動係数が０．００以上０．１０以下であるため、透過水と流路の摩擦が軽減されることにより透過側抵抗が著しく低減され、原水側流路を長くして流動抵抗が高い状態であっても、総合的に流動抵抗は維持される。その結果、原水流速は高速となり塩除去率が高くスケールが生じ難い分離膜エレメントを提供できる。
【００４２】
なお、造水量を優先的に高くするため分離膜リーフ数を減らして流動抵抗が低い分離膜エレメントとした場合でも、流動抵抗が高い同構成の分離膜エレメントに比べて造水量が高いため、その分、原水を増やして分離膜エレメントで送り込むため原水の流速を高まることができる。
【００４３】
＜分離膜エレメントの形態＞
本発明の分離膜エレメントでは、分離膜リーフにおいて、集水管４と巻囲方向の反対側に位置する領域に原水供給部または濃縮水排出部が設けられる。それぞれの形態において原水の水の流れからＬ型やＩＬ型、Ｔ型などに分類できる。さらに、それぞれについて、原水を逆方向に流した逆Ｌ型や逆ＩＬ型、逆Ｔ型のような構成を取ることができる。たとえば、Ｌ型での原水供給部は、逆Ｌ型では濃縮水排出部となる。
＜Ｌ型分離膜エレメント＞
図２を参照して、本発明のＬ型エレメント５Ｂについて説明する。なお、既に説明した構成要素については、同符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
Ｌ型エレメント５Ｂは、その第１端に配置され、かつ孔を有さない孔無し端板９１と、第２端に配置され、かつ孔を有する孔付端板９２とを備える。また、Ｌ型エレメント５Ｂは、巻囲された分離膜２の最外面にさらに巻き付けられた多孔性部材８２を備える。
【００４５】
Ｌ型エレメント５Ｂの作製方法としては、次の通りである。具体的には原水側流路材１を分離膜２で挟み込み、透過側流路材３を積層させて一組のユニットとし、集水管４の周囲にスパイラル状に巻囲する。その後、両端のエッジカットを行い、一端からの原水流入を防ぐための封止板（第１端板９１に相当する）の取り付け、さらに、第２端板９２に相当する端板を被覆された分離膜エレメントの他端に取り付け、分離膜エレメントを得ることができる。
【００４６】
多孔性部材８２としては、原水を通過させることができる複数の孔を有する部材が用いられる。多孔性部材８２に設けられたこれらの孔８２１は、原水の供給口と言い換えられてもよい。多孔性部材８２は、複数の孔を有していれば、その材質、大きさ、厚み、剛性等は、特に限定されるものではない。多孔性部材８２として、比較的小さい厚みを有する部材を採用することで、分離膜エレメントの単位体積当たりの膜面積を増大させることができる。
【００４７】
なお図２において、多孔性部材８２に設けられた孔８２１はスリット状（直線状）に示されているが、円形や四角形、楕円形や三角形などの孔が複数配列される構造でもよい。
【００４８】
多孔性部材８２の厚みは、例えば、１ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２ｍｍ以下である。また、多孔性部材８２は、分離膜エレメントの外周形状に沿うように変形することができる、柔軟性または可撓性を有する部材であってもよい。より具体的には、多孔性部材８２として、ネット、多孔性フィルム等が適用可能である。ネットおよび多孔性フィルムは、分離膜エレメントを内部に収容できるように筒状に形成されていてもよいし、長尺状であって、分離膜エレメントの周囲に巻き付けられていてもよい。
【００４９】
多孔性部材８２は、Ｌ型エレメント５Ｂの外周面に配置される。多孔性部材８２がこのように設けられることで、孔がＬ型エレメント５Ｂの外周面に設けられる。「外周面」とは、特に、Ｌ型エレメント５Ｂの外周面全体のうち、上述の第１端の面および第２端の面を除く部分であるとも言える。本実施形態では、多孔性部材８２は、分離膜エレメントの外周面のほぼ全体を覆うように配置される。
【００５０】
Ｌ型エレメント５Ｂにおいては、ベッセルに装填して運転する場合、第１端の端板が孔無し端板９１なので、第１端の面からは、Ｌ型エレメント５Ｂ内に原水は流入しない。原水１０１はベッセルとＬ型エレメント５Ｂの隙間へ流れ込む。そして、原水１０１は、分離膜２に対して、Ｌ型エレメント５Ｂの外周面から、多孔性部材８２を介して供給される。こうして供給された原水１０１は、分離膜によって透過水１０２と濃縮水１０３に分けられる。透過水１０２は、集水管６を通って、Ｌ型エレメント５Ｂの第２端から取り出される。濃縮水１０３は、第２端の孔付端板９２の孔を通って、Ｌ型エレメント５Ｂ外に流出する。すなわち、Ｌ型エレメントでは分離膜リーフの外周部に原水供給部が設けられ、集水管の長手方向において、分離膜リーフの片側端面に濃縮水排出部が備えられる。
【００５１】
さらに、濃縮水排出部を小さくすることで、原水を原水側流路にさらに均一に流すことができるため、濃縮水排出部は集水管の周辺に設けても構わない。具体的には、図８のように、分離膜リーフの濃縮水排出部側の１辺において、原水側流路の長さＬに対して開口長ＯＬ（開口部の長さとも言う）を除き封止される。封止する手段としては、熱融着や接着剤などを用いることができる。原水側流路の長さＬ対して開口長ＯＬの割合（開口率とも言う）を好ましくは５％以上３５％、より好ましくは１５％以上２５％以下とすることで、原水を流路に均一に流すことができ効率的であるが、それ以外の場合においても問題なく本発明の効果を発現できる。なお、開口部は図８のように、一カ所に限定されず、原水の水質や原水の流速や発生する抵抗に応じて複数設けても構わない。いずれの場合も、集水管の巻囲方向における内側端部に設けることで、原水が均一に流れやすくなるため好ましい。
＜逆Ｌ型分離膜エレメント＞
本形態における原水は、Ｌ型エレメントの場合と逆方向に供給される。すなわち、Ｌ型エレメントにおける濃縮水排出部が原水供給部となり、Ｌ型エレメントにおける原水供給部が濃縮水排出部となる。逆Ｌ型エレメント５Ｃでは、Ｌ型エレメント５Ｂと使用される部材は同じでも構わない。すなわち、逆Ｌ型エレメントでは集水管の長手方向において、分離膜リーフの片側の端面に原水供給部が設けられ、巻囲方向において、分離膜リーフの外周部に濃縮水排出部が備えられる。
【００５２】
本形態では、原水供給部を小さくすることで、原水を原水側流路にさらに均一に流すことができる。図９のように、分離膜リーフの原水供給部側の１辺において、原水側流路の長さＬに対して開口長ＯＬを除き封止される。封止する手段としては、熱融着や接着剤などを用いることができる。原水側流路の長さＬに対して開口長ＯＬの割合を好ましくは１０％以上４０％、より好ましくは１５％以上２０％以下とすることで、原水を流路に均一に流すことができ効率的であるが、それ以外の場合においても問題なく本発明の効果を発現できる。なお、開口部は図９のように、一カ所に限定されず、原水の水質や原水の流速により複数設けても構わない。いずれの場合も、巻囲方向における内側端部に設けることで、原水が均一に流れやすくなるため好ましい。
＜ＩＬ型分離膜エレメント＞
本発明のＩＬ型エレメント５Ｄについても、使用する部材や開口部の長さはＬ型エレメントとほぼ共通である。
【００５３】
図１０を用いて具体的な原水の流れを中心に説明する。ＩＬ型エレメントでは、Ｌ型エレメントの、第１端における孔無し端板９１を孔付端板９２に変更し、分離膜エレメントの外周面と第１端の両方から原水１０１が流れる。すなわち、ＩＬ型エレメントでは集水管の長手方向における分離膜リーフの片側の端面と、巻囲方向における分離膜リーフの外周部とに原水供給部が設けられ、集水管の長手方向における分離膜リーフの他方の端面に濃縮水排出部が備えられる。このような構成にすることで、Ｌ型エレメントに比べて原水の流速は低下するものの、原水側流路の流動抵抗は低減される。
＜Ｔ型分離膜エレメント＞
図１１のように、Ｔ型エレメントでは、Ｔ型エレメント５Ｅの幅方向の両端部から、孔付端板９２を通過して原水１０１が供給される。その後、分離膜によって透過水１０２と濃縮水１０３に分けられ、透過水１０２は、集水管６を通って、Ｔ型エレメント５Ｅの第１端または両端から取り出される。一方、濃縮水１０３は、Ｔ型エレメント５Ｅの外周面から排出される。すなわち、Ｔ型エレメントでは集水管の長手方向における分離膜リーフの両側の端面に原水供給部が設けられ、巻囲方向における分離膜リーフの外周部に濃縮水排出部が備えられる。
【００５４】
本形態においても他の形態と同様に、濃縮水排出部を小さくすることで、原水を原水側流路にさらに均一に流すことができる。図１１のように、分離膜リーフの原水供給部側の２辺において、原水側流路の長さＬに対して開口長ＯＬを除き封止される。封止する手段としては、熱融着や接着剤などを用いることができる。原水側流路の長さＬに対して開口長ＯＬの割合を好ましくは５％以上４５％、より好ましくは１５％以上３０％以下とすることで、原水を流路に均一に流すことができ効率的であるが、それ以外の場合においても問題なく本発明の効果を発現できる。なお、開口部は図１１のように、一カ所に限定されず、原水の水質や原水の流速により複数設けても構わない。いずれの場合も、巻囲方向における内側端部に設けることで、原水が均一に流れやすくなるため好ましい。なお、開口部は２カ所存在することになるが、それぞれの長さが異なっていても構わない。なお図示はしていないが、本構成では原水の流れ方向を逆にして運転することもできる。
【００５５】
＜スケール発生による造水量低下＞
分離膜を連続的に運転して分離膜表面にスケールが発生した場合、スケールがろ過における抵抗となるため、分離膜エレメントの造水量は低下する。スケールは連続的に成長していくため、運転開始から造水量の変化を見てスケールが発生したか否かを推測できる。指標としては造水量低下率を挙げることができ、運転開始から１時間後と１００時間後との造水量の変化率：１００−（１００時間後の造水量／１時間後の造水量）×１００で表現でき、数値が０に近いほど分離膜の表面にスケールが発生し難く、高回収率運転において性能安定性に優れた分離膜エレメントとなる。
＜分離膜リーフの長さ（膜リーフ長）＞
分離膜は、分離膜の原水側の面が向かい合うように配置された分離膜リーフ（単に膜リーフや、リーフとも言う）の状態で分離膜エレメントに装填される。分離膜リーフの長さ（膜リーフ長とも言う）について、本発明に適用される透過側流路材は透過側抵抗を小さい状態に維持できるため、膜リーフ長が長くなっても透過側抵抗が低いことにより膜リーフ数を減らし、膜リーフ長を長くすることも可能である。膜リーフ数が減ると、原水流路の入口が、減らした膜リーフ数分だけ減るが、供給する原水量はほぼ同等であるため、より原水の流速を早めることができる。ただし、膜リーフの長さが長くなるほど流動抵抗が高くなるため膜リーフの長さは７５０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下が好ましい。
＜原水の流速＞
原水の流速は単位時間に供給する原水量を、原水側流路入口の断面積で除して算出することができる。原水流路入口の断面積とは、分離膜エレメントにおける膜の幅（すなわち、集水管の長手方向における分離膜リーフの長さ）と原水側流路材の厚み、原水側流路材の空隙率の積である。
【００５６】
＜透過側流路材の厚み＞
図５における透過側流路材の厚みＨ０は、０．１ｍｍ以上１ｍｍであることが好ましい。厚みの測定は、電磁式、超音波式、磁力式、光透過式等さまざまな方式のフィルム膜厚測定器が市販されているが、非接触のものであればいずれの方式でもよい。ランダムに１０カ所で測定を行いその平均値で評価する。０．１ｍｍ以上であることで透過側流路材としての強度を備え、応力が負荷されても透過側流路材の潰れや破れを引き起こすこと無く取り扱うことができる。また、厚みが１ｍｍ以下で集水管への巻囲性を損なうことなく、エレメント内に挿入できる分離膜や流路材数を増加させることができる。
【００５７】
なお、図４のように透過側流路材が分離膜の透過側に固着している場合は、透過側流路材の厚みＨ０は、後述する透過側流路材の凸部の高さＨ１と同じである。
【００５８】
＜透過側流路材の凸部の高さ、溝幅および溝長さ＞
図５における透過側流路材の凸部の高さＨ１は、０．０５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であることが好ましく、溝幅Ｄは０．０２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であることが好ましい。凸部の高さや溝幅Ｄは、透過側流路材の横断面を市販のマイクロスコープなどで観察することで測定することができる。
【００５９】
凸部の高さや溝幅Ｄ、および積層された分離膜とで形成される空間が流路となることができ、凸部の高さや溝幅Ｄが上記範囲であることで、加圧ろ過時の膜落込みを抑制しつつ、流動抵抗を低減し、耐圧性と造水性能に優れた分離膜エレメントを得ることができる。
【００６０】
また、凸部がドット状のように、ＭＤおよびＣＤのいずれの方向にも凸部が離れて配置されるような場合（図６参照）は、溝長さＥは溝幅Ｄと同様に設定することができる。
【００６１】
＜透過側流路材の凸部の幅および長さ＞
図５における透過側流路材の凸部の幅Ｗは、好ましくは０．１ｍｍ以上であり、より好ましくは０．３ｍｍ以上である。幅Ｗが０．２ｍｍ以上であることで、分離膜エレメントの運転時透過側流路材に圧力がかかっても、凸部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Ｗは、好ましくは１ｍｍ以下であり、より好ましくは０．７ｍｍ以下である。幅Ｗが１ｍｍ以下であることで、分離膜の透過側の面側の流路を十分確保することができる。
【００６２】
凸部６の幅Ｗは、次のように測定される。まず、第１方向（分離膜のＣＤ）に垂直な１つの断面において、１つの凸部６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凸部６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カ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Ｗを算出することができる。
【００６３】
なお、凸部がドット状のように、ＭＤおよびＣＤのいずれの方向にも凸部が離れて配置されるような場合（図６参照）は、長さＸは幅Ｗと同様に設定することができる。
【００６４】
＜透過側流路材の材料＞
シート状物の形態としては、編み物や織物、多孔性フィルムや不織布、ネットなどを用いることができ、特に不織布の場合では、不織布を構成する繊維同士で形成された流路となる空間が広くなるため、水が流動しやすく、その結果、分離膜エレメントの造水能が向上するため好ましい。
【００６５】
また、透過側流路材の材料であるポリマーの材質については、透過側流路材としての形状を保持し、透過水中への成分の溶出が少ないものであるならば特に限定されず、例えば、ナイロン等のポリアミド系、ポリエステル系、ポリアクリロニトリル系、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリフルオロエチレン系等の合成樹脂が挙げられるが、特に高圧化に耐えうる強度や親水性を考慮するとポリオレフィン系やポリエステル系を用いるのが好ましい。
【００６６】
シート状物が複数の繊維から構成される場合では、繊維がたとえばポリプロピレン／ポリエチレン芯鞘構造を有するものを用いてもよい。
【００６７】
＜透過側流路材による流路＞
透過側流路材の両面に分離膜が配置された際、凸部と隣接する凸部の空間は、透過水の流路となることができる。流路は、透過側流路材自体が波板状、矩形波状、三角波状などに賦形加工されていたり、透過側流路材の一面が平坦で他の表面が凹凸状に加工されていたり、透過側流路材表面に他の部材が凹凸形状に積層されることによって形成されたものであってもよい。
【００６８】
＜透過側流路材の形状＞
本発明の透過側流路材は、流路を形成する凸部が、図２に示すようなドット状でも構わない。ドットの配列は千鳥型に配置された場合は、原水を受圧する時の応力が分散され、陥没の抑制に有利である。なお、図２には断面（シート平面に対して平行面）が円である円柱状の突起を記載したが、多角形や楕円等、特に断面形状については限定しない。また、異なる断面の凸部が混在していてもよい。また、図７に示すような溝が一方向に並んで連続した溝を有する凹凸形状であってもよい。
【００６９】
巻回方向に対して直交方向での断面形状において、幅に変化があるような台形状の壁状物、楕円柱、楕円錐、四角錐あるいは半球のような形状であってもよい。
【００７０】
＜水処理システム＞
本発明の分離膜エレメントは、例えばＲＯ浄水器などの水処理システムに適用することができる。
【００７１】
＜原水側流路材＞
本発明に用いられる原水側流路材としては、ネットや凹凸シート、分離膜の原水側に設けた突起物などを用いることができる。
【００７２】
それぞれの厚みとしては、原水側流路の抵抗を抑えるために厚いほど好ましい。しかしながら、本発明では透過側抵抗が低いため、原水側流路材を薄くしても、分離膜エレメントの造水量を高い水準に維持できるため、０．１５ｍｍ以上とすることができる。また、薄くするほど分離膜エレメントに充填できる分離膜量が増えるため、０．９ｍｍ以下とすることができる。
【００７３】
このような理由から、原水側流路の厚みは０．１５ｍｍ以上０．９ｍｍ以下が好ましく、０．２８ｍｍ以上０．８ｍｍ以下がさらに好ましい。
【実施例】
【００７４】
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。なお、表中の開口率について、逆Ｌ型分離膜エレメントでは濃縮水排出部、それ以外の形態の分離膜エレメントでは原水供給部の開口率を指す。
（透過側流路材の厚みおよび凸部の高さ）
透過側流路材の厚みと凸部の高さはキーエンス社製高精度形状測定システムＫＳ−１１００で測定した。具体的には、キーエンス社製高精度形状測定システムＫＳ−１１００を用い、５ｃｍ×５ｃｍの測定結果から平均の高低差を解析した。１０μｍ以上の高低差のある３０カ所を測定し、各高さの値を総和した値を測定総カ所（３０カ所）の数で割って求めた値を凸部の高さとした。
（透過側流路材の凸部の幅および長さ、凹部の溝幅および溝長さ）
キーエンス社製高精度形状測定システムＫＳ−１１００を用い、上記の透過側流路材の厚みおよび凸部の高さと同様の手法で測定した。
（透過側流路材の凸部のピッチ）
キーエンス社製高精度形状測定システムＫＳ−１１００を用い、  透過側流路材を分離膜エレメントに装填した際、集水管の長手方向に沿って透過側流路材の凸部を通るように切断して得たサンプルを凸部の上側から観察し、凸部の中心と隣接する凸部の中心の水平距離を２００カ所について測定し、その平均値をピッチとした。
（透過側流路材の流路幅）
上述した方法で得た凸部のピッチから、一方の凸部の幅と、他方の凸部の幅を差し引いた値を流路幅とした。
（流路幅の変動係数）
同じ流路について、巻囲方向に向かって０．２５ｍｍ間隔で流路幅を１００カ所測定し、その標準偏差を平均値で除した値が１つの流路における流路幅の変動係数である。同様に、その他の５０本の流路について同様の操作を繰り返して各流路幅の変動係数を算出し、それを平均した値を流路幅の変動係数とした。
（透過側流路材の横断面積比）
透過側流路材を分離膜エレメントの装填した際、集水管の長手方向に沿って透過側流路材の凸部を通るように切断した。その断面について、キーエンス社製高精度形状測定システムＫＳ−１１００を用いて、測定した凸部の中心と隣接する凸部の中心の距離と透過側流路材の高さの積に対する、凸部の中心と隣接する凸部の中心との間に占める透過側流路材の横断面積との比を算出し、任意の３０カ所の平均値を横断面積比とした。
（造水量）
分離膜エレメントについて、原水として、濃度２００ｐｐｍの食塩水、ｐＨ６．５のＮａＣｌ水溶液を用い、運転圧力０．４１ＭＰａ、温度２５℃の条件下で１５分間運転した後に１分間のサンプリングを行い、１日あたりの透水量（ガロン）を造水量（ＧＰＤ（ガロン／日））として表した。
（回収率）
造水量の測定において、所定の時間に供給した原水流量ＶＦと、同時間での透過水量ＶＰの比率を回収率とし、ＶＰ／ＶＦ×１００から算出した。
（除去率（ＴＤＳ除去率））
造水量Ａの測定における１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濃度を伝導率測定により求め、下記式からＴＤＳ除去率を算出した。【００７５】
ＴＤＳ除去率（％）＝１００×｛１−（透過水中のＴＤＳ濃度／原水中のＴＤＳ濃度）｝
（造水量低下率）
運転開始から１時間後と１００時間後との造水量の変化率であり、１００−（１００時間後の造水量／１時間後の造水量）×１００で表現でき、数値が０に近いほど分離膜の表面にスケールが発生し難く、高回収率運転において性能安定性に優れた分離膜エレメントとなる。
（不織布上に突起物を有する透過側流路材の作製）
スリット幅０．５ｍｍ、ピッチ０．９ｍｍの櫛形シムを装填したアプリケーターを用いて、バックアップロールを２０℃に温度調節しながら、分離膜エレメントとした場合に集水管の長手方向に対して垂直かつ封筒状膜とした場合に巻回方向の内側端部から外側端部まで集水管の長手方向に対して垂直になるよう直線状に、高結晶性ＰＰ（ＭＦＲ１０００ｇ／１０分、融点１６１℃）６０質量％と低結晶性α−オレフィン系ポリマー（出光興産株式会社製；低立体規則性ポリプロピレン「Ｌ−ＭＯＤＵ・Ｓ４００」（商品名））４０質量％からなる組成物ペレットを樹脂温度２０５℃、走行速度１０ｍ／ｍｉｎで直線状に不織布上に塗布した。不織布は厚み０．０７ｍｍ、目付量が３５ｇ／ｍ２、エンボス柄（φ１ｍｍの円形、ピッチ５ｍｍの格子状）であった。【００７６】
なお、表中には本透過側流路材を、透過側流路材Ａと示した。
（分離膜の透過側に固着された透過側流路材の作製）
不織布を分離膜に変更し、分離膜の透過側の面に突起物を配置したこと以外は、不織布上に突起物を有する透過側流路材と同様の方法で透過側流路材を配置した。【００７７】
なお、表中には本透過側流路材を、透過側流路材Ｂと示した。
（貫通孔を有するフィルムによる透過側流路材の作製）
無延伸ポリプロピレンフィルム（東レ製  トレファン（登録商標））にインプリント加工およびＣＯ２レーザ加工を施し、貫通孔を有する透過側流路材を得た。具体的には切削加工により溝を形成した金属金型で無延伸ポリプロピレンフィルムを挟み込み、１４０℃／２分間／１５ＭＰａで保圧し、４０℃で冷却後に金型から取り出した。【００７８】
続いて、３Ｄ−Ａｘｉｓ  ＣＯ２レーザマーカ  ＭＬＺ９５００を用いて、凹凸インプリントシートの非凹凸面から、凹凸における凹部対してレーザ加工し貫通孔を得た。なお、貫通孔を各溝にピッチ２ｍｍで設けた。【００７９】
なお、表中には本透過側流路材を、透過側流路材Ｃと示した。
（緯編物による透過側流路材の作製）
緯編物は、ポリエチレンテレフタレートフィラメント（融点：２５５℃）にポリエチレンテレフタレート系低融点ポリエステルフィラメント（融点：２３５℃）を混繊してなるマルチフィラメント糸（４８フィラメント、１１０デシテックス）を編糸として、天竺編の緯編組織（ゲージ（編機の単位長間にあるニードルの本数））を編成し、それを２４５℃で熱セット処理した後にカレンダ加工を施して作製した。【００８０】
なお、表中には本透過側流路材を、透過側流路材Ｄと示した。
（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０．０９ｍｍ、密度０．８０ｇ／ｃｍ３）上にポリスルホンの１５．２質量％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０．１３ｍｍ）を作製した。【００８１】
その後、多孔性支持層ロールを巻き出し、ｍ−ＰＤＡの３．８重量％水溶液中に２分間浸漬し、該支持膜を垂直方向にゆっくりと引き上げ、エアーノズルから窒素を吹き付け支持膜表面から余分な水溶液を取り除いた後、トリメシン酸クロリド０．１７５重量％を含むｎ−デカン溶液を表面が完全に濡れるように塗布して１分間静置した。次に、膜から余分な溶液を除去するために膜を１分間垂直に保持して液切りした。その後、９０℃の熱水で２分間洗浄して分離膜ロールを得た。【００８２】
このように得られた分離膜を、分離膜エレメントでの有効面積が０．５ｍ２となるように折り畳み断裁加工し、ネット（厚み：０．５ｍｍ、ピッチ：３ｍｍ×３ｍｍ、繊維径：２５０μｍ、投影面積比：０．２５）を原水側流路材として表１に示す１枚のリーフを作製した。【００８３】
得られたリーフの透過側の面に透過側流路材として表１に示す透過側流路材を積層し、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）製集水管（幅：３５０ｍｍ、径：１８ｍｍ、孔数１０個×直線状１列）にスパイラル状に巻き付け、分離膜エレメントの外周面を、筒状に連続押し出し成形されたネット（厚み：０．５ｍｍ、ピッチ：２ｍｍ×２ｍｍ、繊維径：０．２５ｍｍ、投影面積比：０．２１）で被覆した。被覆された分離膜エレメントの両端のエッジカットを行った後、一端からの原水流入を防ぐための封止板（第１端板９１に相当する）の取り付けを行った。こうして、原水供給口を分離膜エレメントの外周面のみに設けた（Ｌ型エレメント）。さらに、第２端板９２に相当する端板を被覆された分離膜エレメントの他端に取り付け、濃縮流体出口を分離膜エレメントの他端に設けた直径が２インチの分離膜エレメントを作製した。【００８４】
分離膜エレメントを圧力容器に入れて、回収率９０％にて上述の条件で各性能を評価したところ、結果は表１の通りであった。【００８５】
【表１】
2018021387.tif 000003
【００８６】
（実施例２〜１０）
透過側流路材を表１および２の通りにした以外は全て実施例１と同様にして、分離膜および分離膜エレメントを作製した。【００８７】
分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例１と同条件で各性能を評価したところ、結果は表１および２の通りであった。【００８８】
【表２】
2018021387.tif 000004
【００８９】
（実施例１１〜１５）
リーフの大きさや枚数を表２および３の通りにした以外は全て実施例１と同様にして、分離膜および分離膜エレメントを作製した。【００９０】
分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例１と同条件で各性能を評価したところ、結果は表２および３の通りであった。【００９１】
【表３】
2018021387.tif 000005
【００９２】
（実施例１６、１７）
実施例１と同一の分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例１６では回収率６０％、実施例１７では回収率３５％にて変更したこと以外は、全て実施例１と同条件で各性能を評価したところ、結果は表３の通りであった。
（実施１８、１９）
原水側流路の開口率を表３および表４の通りにした以外は全て実施例１と同様にして、分離膜および分離膜エレメントを作製した。【００９３】
分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例１と同条件で各性能を評価したところ、結果は表３および４の通りであった。【００９４】
【表４】
2018021387.tif 000006
【００９５】
（実施２０、２１）
分離膜エレメントの一端からの原水流入を防ぐための封止板を部分的に開孔して分離膜エレメントの形態をＩＬ型とし、分離膜エレメントの仕様を表４の通りにした以外は全て実施例１と同様にして、分離膜および分離膜エレメントを作製した。【００９６】
分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例１と同条件で各性能を評価したところ、結果は表４の通りであった。
（実施例２２〜２４）
分離膜エレメントの形態を逆Ｌ型とし、分離膜エレメントの仕様を表４の通りにした以外は全て実施例１と同様にして、分離膜および分離膜エレメントを作製した。【００９７】
分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例１と同条件で各性能を評価したところ、結果は表４の通りであった。
（実施例２５〜２７）
第１および第２端板を孔付端板として分離膜エレメントの形態をＴ型とし、分離膜エレメントの仕様を表５の通りにした以外は全て実施例１と同様にして、分離膜および分離膜エレメントを作製した。【００９８】
分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例１と同条件で各性能を評価したところ、結果は表５の通りであった。【００９９】
【表５】
2018021387.tif 000007
【０１００】
（比較例１〜５）
透過側流路材を表５および表６の通りにした以外は全て実施例１と同様にして、分離膜および分離膜エレメントを作製した。【０１０１】
分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で各性能を評価したところ、結果は表５および表６の通りであった。【０１０２】
すなわち、比較例１、３〜５では透過側流路材が緻密で透過側抵抗が大きくなり、比較例６では流路幅の変動係数が大きくなり、流動抵抗の増加による造水量の低下が生じた。それに伴い、原水量が低下し流速も低下したため、スケール発生による造水量の低下が生じた。【０１０３】
また、比較例２では溝の間隔が広いため、加圧ろ過により分離膜が透過側流路を閉塞すると共に、分離膜が変形して膜の機能層が破壊されたため造水量および除去率が低下した。【０１０４】
【表６】
2018021387.tif 000008
【０１０５】
（比較例７）
得られたリーフの透過側の面に透過側流路材を積層し、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）製の集水管（幅：３５０ｍｍ、径：１８ｍｍ、孔数１０個×直線状１列）にスパイラル状に巻き付け、外周にさらにフィルムを巻き付けた。テープで固定した後に、エッジカット、端板の取り付けおよびフィラメントワインディングを行い、直径が２インチの分離膜エレメントとしたこと以外は、全て実施例１と同様にして、分離膜および分離膜エレメントを作製した。なお、第１および第２端板は孔付き端板とし、分離膜エレメントの外周面は市販のビニールテープで被覆した。【０１０６】
分離膜エレメントを圧力容器に入れて、上述の条件で各性能を評価したところ、結果は表６の通りであった。【０１０７】
すなわち、本形態では原水側流路の入口が広いため、原水の流速が低下し濃度分極が生じやすく、造水量低下率が大きい傾向にあった。
（比較例８、９）
比較例７と同一の分離膜エレメントを圧力容器に入れて、比較例８では回収率６０％、比較例９では回収率３５％にて変更したこと以外は、全て比較例６と同条件で各性能を評価したところ、結果は表６の通りであった。
（比較例１０〜１２）
分離膜エレメントの幅、膜リーフ長、膜リーフ数を表７の通りにした以外は全て実施例１と同様にして、分離膜および分離膜エレメントを作製した。【０１０８】
分離膜エレメントを圧力容器に入れて、実施例１と同条件で各性能を評価したところ、結果は表７の通りであった。【０１０９】
すなわち、膜リーフ長が短いため透過側流路が短くなり、本発明の透過側流路材を適用しても透過側抵抗の低減がわずかであり、かつ膜幅が広く原水供給部が大きくなるため原水の流速が遅いため、膜面濃度が高くなり除去率およびスケールが発生して造水低下率が悪化した。【０１１０】
【表７】
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【０１１１】
表１〜表７に示す結果から明らかなように、本発明の実施例１〜２７の分離膜エレメントは、高い圧力で運転しても、高い除去性能を有する充分な量の透過水を得ることができ、優れた分離性能を安定して備えていると言える。
【符号の説明】
【０１１２】
１  原水側流路材
１０１  原水
１０１Ａ  原水供給部
１０２  透過水
１０３  濃縮水
１０３Ｂ  濃縮水排出部
２  分離膜
３  透過側流路材
４  集水管
５  一般的な分離膜エレメント（Ｉ型エレメント）
５Ｂ  Ｌ型エレメント
５Ｃ  逆Ｌ型エレメント
５Ｄ  ＩＬ型エレメント
５Ｅ  Ｔ型エレメント
６  凸部
７  凹部
８  貫通孔
８２１  多孔性部材に設けられた孔
９１  孔無し端板
９２  孔付端板
Ｄ  溝幅
Ｅ  溝長さ
Ｈ０  透過側流路材の厚み
Ｈ１  透過側流路材の凸部の高さ
Ｈ２  原水側流路材の厚み
Ｊ  貫通孔の幅
Ｋ  貫通孔の長さ
Ｌ  原水側流路の長さ（分離膜リーフの長さ）
ＯＬ  開口長
Ｓ  透過側流路材の凸部の横断面積
ＶＦ  単位時間あたりの原水流量
ＶＰ  単位時間あたりの透過水量
Ｗ  透過側流路材の凸部の幅
Ｗ１  分離膜リーフの幅
Ｘ  透過側流路材の凸部の長さ
【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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【国際調査報告】
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