(57)【要約】【課題】複数の分離膜エレメントを直列に連結した際の、隣り合う分離膜エレメント間の圧力損失を低減することができる分離膜エレメントを提供する。【解決手段】（Ａ）下記（１）および（２）を有し、直列に並べられた複数の分離膜エレメント、（１）集水管、（２）前記集水管の周囲に巻回された複数の分離膜と、前記分離膜の間に設けられた供給側流路と、前記分離膜の間に設けられた透過側流路と、を有する巻回体、（Ｂ）隣合う前記巻回体の端面間で、前記供給側流路を接続する接続流路と、を備える分離膜モジュールであって、前記巻回体の端面における前記供給側流路の面積Ｓ１に対する、前記集水管の径方向断面における前記接続流路の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が、７５〜１３５％であることを特徴とする分離膜モジュール。【選択図】図３
2017047417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）下記（１）および（２）を有し、直列に並べられた複数の分離膜エレメント、
（１）集水管、
（２）前記集水管の周囲に巻回された複数の分離膜と、前記分離膜の間に設けられた供給側流路と、前記分離膜の間に設けられた透過側流路と、を有する巻回体、
（Ｂ）隣合う前記巻回体の端面間で、前記供給側流路を接続する接続流路と、
を備える分離膜モジュールであって、
前記巻回体の端面における前記供給側流路の面積Ｓ１に対する、前記集水管の径方向断面における前記接続流路の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が、７５〜１３５％であることを特徴とする
分離膜モジュール。
【請求項２】
前記接続流路における孔の前記集水管径方向最大径が前記０．２〜１０ｍｍである、
請求項１に記載の分離膜モジュール。
【請求項３】
前記接続流路の断面が、複数のアーチ形状を有する、
請求項１または２に記載の分離膜モジュール。
【請求項４】
前記接続流路の断面形状がスパイラル状である、
請求項１または２に記載の分離膜モジュール。
【請求項５】
前記巻回体の端面における前記供給側流路の前記集水管径方向の径Ｄ１と、前記接続流路の集水管径方向の最大径Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１が、５０％以上１０００％以下である、
請求項４に記載の分離膜モジュール。
【請求項６】
前記集水管径方向の断面において、前記接続流路空隙部の５０％以上が、前記巻回体の端面における前記供給側流路と直接連通している、
請求項４または５に記載の分離膜モジュール。
【請求項７】
前記巻回体の端部に装着されたテレスコープ防止板を更に備え、
前記テレスコープ防止板に設けられた孔が、前記接続流路として機能する
請求項１〜６のいずれかに記載の分離膜モジュール。
【請求項８】
（１）集水管、
（２）前記集水管の周囲に巻回された複数の分離膜と、前記分離膜の間に設けられた供給側流路と、前記分離膜の間に設けられた透過側流路と、を有する巻回体、
（３）前記巻回体の端部に装着されたテレスコープ防止板
を備え、
前記テレスコープ防止板は、前記供給側流路を露出させるように設けられた孔を有し、
前記巻回体の端部での供給側流路の面積Ｓ１に対する、前記テレスコープ防止板の孔の面積Ｓ３の比Ｓ３／Ｓ１が、７５〜１３５％であることを特徴とする、
分離膜エレメント。
【請求項９】
前記孔の前記集水管径方向最大径が０．２〜１０ｍｍである、
請求項８に記載の分離膜エレメント。
【請求項１０】
前記孔が、複数のアーチ状である、
請求項８または９に記載の分離膜エレメント。
【請求項１１】
前記孔が、スパイラル状である、
請求項８または９に記載の分離膜エレメント。
【請求項１２】
前記巻回体の端面における前記供給側流路の前記集水管径方向の径Ｄ１と、前記テレスコープ防止板の孔Ｄ３の比Ｄ３／Ｄ１が、５０％以上１０００％以下である、
請求項８〜１１に記載の分離膜エレメント。
【請求項１３】
前記集水管径方向の断面において、前記テレスコープ防止板の孔の５０％以上が、前記巻回体の端面における前記供給側流路と直接連通している、
請求項８〜１２に記載の分離膜エレメント。
【請求項１４】
前記集水管の周囲に巻回された複数の分離膜と、前記分離膜の間に設けられた供給側流路と、前記分離膜の間に設けられた透過側流路と、を有する巻回体の端部に装着されるテレスコープ防止板であって、
前記テレスコープ防止板が孔を有し、前記孔の前記集水管径方向最大径が０．２〜１０ｍｍである、
テレスコープ防止板。
【請求項１５】
前記孔が、複数のアーチ状である、
請求項１４に記載のテレスコープ防止板。
【請求項１６】
前記孔が、スパイラル状である、
請求項１４に記載のテレスコープ防止板。
【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する分離膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
海水淡水化用、半導体製造業における超純水製造用、さらには、一般のかん水淡水化用、有機物の分離用、廃水の再利用などの種々の分野において、分離膜を利用したさまざまな流体分離処理装置を用い、膜の透過液または濃縮液を有価物として取得することが行われている。この流体分離処理装置においては、分離膜を用いた分離膜エレメント１を圧力容器内に装填して使用することが一般的に行われている。
【０００３】
分離膜を用いた分離膜モジュールとしては、中空糸膜を用いた分離膜モジュール、平膜を用いたプレートフレーム型分離膜モジュール、スパイラル型分離膜モジュールがあげられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２０８５２２号公報
【特許文献２】国際公報ＷＯ２０１０／０９０２５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、隣り合うスパイラル型の分離膜エレメント１の間に生じる圧力損失を低減できるスパイラル型流体分離膜モジュール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】
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明の分離膜モジュールは、（Ａ）下記（１）および（２）を有し、直列に並べられた複数の分離膜エレメント、（１）集水管、（２）前記集水管の周囲に巻回された複数の分離膜と、前記分離膜の間に設けられた供給側流路と、前記分離膜の間に設けられた透過側流路と、を有する巻回体；（Ｂ）隣合う前記巻回体の端面間で、前記供給側流路を接続する接続流路と、を備える分離膜モジュールであって：前記巻回体の端面における前記供給側流路の面積Ｓ１に対する、前記集水管の径方向断面における前記接続流路の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が、７５〜１３５％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、複数個のスパイラル型分離膜エレメントが直列に接続された流体分離膜モジュールにおいて、供給側流路の圧力損失を低減することができるため、特に下流側において分離膜エレメントの透過水量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一般的なスパイラル型分離膜エレメントの分解斜視図である。
【図２】一般的なスパイラル型分離膜エレメントの断面図である。
【図３】本発明のテレスコープ防止板の一例を示す断面図である。
【図４】本発明のテレスコープ防止板の一例を示す矢視断面図である。
【図５】本発明のテレスコープ防止板の一例を示す断面図である。
【図６】本発明のテレスコープ防止板の一例を示す断面図である。
【図７】本発明のテレスコープ防止板の一例を示す断面図である。
【図８】本発明の分離膜エレメント同士の接続部の一例を示す断面図である。
【図９】比較例の分離膜エレメント同士の接続部を示した断面図である。
【図１０】比較例の分離膜エレメント同士の接続部を示した断面図である。
【図１１】比較例のテレスコープ防止板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の一形態について、詳細に説明する。
【００１０】
〔１．分離膜エレメント〕
（１−１）概要
図１に分離膜エレメント１の分解斜視図を示す。図１に示すように、分離膜エレメント１は、集水管２、分離膜３、供給側流路材４、透過側流路材５、テレスコープ防止板７１および７２を備える。分離膜３と透過側流路材５と供給側流路材４とは、重ねられて膜ユニット６を形成している。供給側流路材４は、２枚の分離膜３の間で供給側流路を形成し、透過側流路５は、２枚の分離膜３の間で透過側流路を形成する。膜ユニット６は、集水管２の周囲にスパイラル状に巻回されて、巻回体６１を形成している。巻回体６１の外側には図示しないフィラメントまたはフィルムが巻き付けられている。
【００１１】
巻回体６１の両端には、巻回体６１がテレスコープ状に変形することを防止するために、テレスコープ防止板７１および７２が装着されている。
【００１２】
（１−２）分離膜
＜概要＞
分離膜３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３は、単一層であってもよいし、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、複合膜においては、分離機能層と基材との間に、さらに多孔性支持層があってもよい。
【００１３】
＜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との観点から５〜３０００ｎｍ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５〜３００ｎｍの厚みであることが好ましい。
【００１４】
分離機能層の厚みは、これまでの分離膜３の膜厚測定法を適用することができる。例えば、分離膜３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,例えば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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、およびポリスルホンから選ばれるポリマーを主成分として含有する層が好ましく適用される。
【００１７】
一方、分離機能層としては、孔径の制御が容易であり、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、供給流体１０１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得られるポリアミド分離機能層や、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。
【００１８】
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できる。例えば、多孔性支持層上に多官能アミン水溶液を塗布し、余分な多官能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、重縮合がおきポリアミド分離機能層が得られる。
【００１９】
また、分離機能層は、ケイ素原子などを有する有機−無機ハイブリッド構造を有してもよい。有機無機ハイブリッド構造を有する分離機能層は、例えば、以下の化合物、
（Ａ）エチレン性不飽和基を有する反応性基および加水分解性基がケイ素原子に直接結合したケイ素化合物、ならびに
（Ｂ）前記化合物（Ａ）以外の化合物であってエチレン性不飽和基を有する化合物を含有することができる。具体的には、分離機能層は、化合物（Ａ）の加水分解性基の縮合物ならびに化合物（Ａ）および／または（Ｂ）のエチレン性不飽和基の重合物を含有してもよい。すなわち、分離機能層は、
・化合物（Ａ）のみが縮合および／または重合することで形成された重合物、
・化合物（Ｂ）のみが重合して形成された重合物、並びに
・化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との共重合物
のうちの少なくとも１種の重合物を含有することができる。なお、重合物には縮合物が含まれる。また、化合物（Ａ）と化合物（Ｂ）との共重合体中で、化合物（Ａ）は加水分解性基を介して縮合していてもよい。
【００２０】
ハイブリッド構造は、公知の方法で形成可能である。ハイブリッド構造の形成方法の一例は次のとおりである。化合物（Ａ）および化合物（Ｂ）を含有する反応液を多孔性支持層上に塗布する。余分な反応液を除去した後、加水分解性基を縮合させるためには、加熱処理すればよい。化合物（Ａ）および化合物（Ｂ）のエチレン性不飽和基の重合方法としては、熱処理、電磁波照射、電子線照射、プラズマ照射から選ばれる手段を行えばよい。重合速度を速める目的で分離機能層形成の際に重合開始剤、重合促進剤等を添加することができる。
【００２１】
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、あるいはポリビニルアルコールやアクリル酸系ポリマーを含有する溶液によって膜の表面を親水化させてもよい。
【００２２】
＜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、樹脂が素材の場合多孔性樹脂層とも言い換えることができる。
【００２３】
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。
【００２４】
多孔性支持層は、分離膜３に機械的強度を与えるものである。しかし単独では、イオン等の小さな分子サイズの成分に対しては、分離膜３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、３〜５０ｎｍの投影面積円相当径を有することが好ましい。
【００２５】
多孔性支持層の厚みは特に限定されないが、分離膜３に強度を与えるためにから、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。
【００２６】
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３〜６ｋＶ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としては、日立製Ｓ−９００型電子顕微鏡が使用できる。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。
【００２７】
ここで定義する多孔性支持層の厚みおよび孔径はそれぞれ平均値である。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例えば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。
【００２８】
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、上記ポリスルホンのＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以降、ＤＭＦという）溶液を、後述する基材（例えば密に織ったポリエステル不織布）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。
【００２９】
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できる。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。
【００３０】
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不織布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。
【００３１】
＜基材＞
分離膜３の強度、寸法安定性等の観点から、分離膜３は基材を有してもよい。基材としては、強度、流体透過性の点で繊維状の基材を用いることが好ましい。
【００３２】
基材としては、長繊維不織布及び短繊維不織布それぞれが好ましく用いることができる。特に、長繊維不織布は、多孔性支持層の製膜性に優れるので、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多孔性支持層の厚み不均一化および膜表面欠点の発生を抑制することができる。さらに、分離膜３は、連続製膜される場合に、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。
【００３３】
長繊維不織布は、多孔性支持層の製膜性、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。
【００３４】
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°〜２５°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°〜９０°であることが好ましい。繊維配向度とは、不織布基材の繊維の向きを示す指標である。具体的には、多孔性支持層や分離機能層を連続的に製膜する際の方向、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。
【００３５】
分離膜３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、加熱によって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。不織布の基材において多孔性支持層とは反対側の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°〜９０°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。
【００３６】
繊維配向度は以下のように測定できる。まず、不織布から無作為に小片サンプル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本を選び、不織布の長手方向（縦方向、製膜方向）を０°としたときの角度を測定する。つまり１つの不織布あたり計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。
【００３７】
基材の厚みは、基材と多孔性支持層との厚みの合計が、０．０３〜０．３ｍｍの範囲内、さらに０．０５〜０．２５ｍｍの範囲内となる程度に設定されることが好ましい。
【００３８】
（１−３）供給側流路材
供給側流路材４は、分離膜３の供給側の面に挟まれるように配置され、分離膜３に供給流体１０１および１０３を供給する流路（すなわち供給側流路）を形成するように形成されていればよい。さらに供給流体１０１および１０３の濃度分極を抑制するために、供給流体１０１および１０３の流れを乱すような形状になっていることが好ましい。
【００３９】
なお、１つの分離膜エレメント１に供給される流体と、その分離膜エレメント１の供給側流路から流出する流体とを、便宜上、それぞれ供給流体１０１と濃縮流体１０３と呼ぶが、これらは同一の流路を流れる上に、上流の分離膜エレメント１から流出した濃縮流体１０３は供給流体１０１として下流の分離膜エレメント１に流入する。よって、本実施形態において「供給流体」とは、濃縮流体も含む文言として用いられる。
【００４０】
供給側流路材４は、フィルムやネットのような連続形状を有している部材であってもよいし、あるいは分離膜３に対して０より大きく１未満である投影面積比を示す不連続形状を有するものであってもよい。また、供給側流路材４は分離膜３と分離可能であってもよいし、分離膜３に固着していてもよい。
【００４１】
なお、供給側流路材４の素材は特に限定されず、分離膜３と同素材であっても異素材であっても良い。
【００４２】
供給側流路では、流路を安定に形成することも重要であるが、通過する流体が透過側流路よりも多量であるため圧力損失を低減することも重要である。そのため、供給側流路材４の投影面積比は０．０３〜０．５であることが好ましく、より好ましくは０．１〜０．４、さらに好ましくは、０．１５〜０．３５である。
【００４３】
供給側流路材４の分離膜３に対する投影面積比は、供給側流路材４を供給側流路材４の面に垂直な方向からマイクロスコープなどによって撮影した画像を解析することによって算出することができる。
【００４４】
供給側流路材４の厚みが大きいと圧力損失が小さくなるが、エレメント化した場合にベッセルに充填できる膜面積が小さくなる。厚みが小さいと流路の圧力損失が大きくなり、分離特性や水透過性能が低下してしまう。そのため、エレメントの造水能力が低下し、造水量を増加させるための運転コストが高くなる。従って、上述した各性能のバランスや運転コストを考慮すると、供給側流路材４の厚みは８０〜２０００μｍであってもよく、好ましくは２００〜１０００μｍである。
【００４５】
供給側流路材４の厚みは、市販の厚み測定器により直接測定することもできるし、あるいはマイクロスコープを用いて撮影した画像を解析することによって測定することもできる。
【００４６】
供給側流路材４が不連続形状である場合、上述の透過側流路材５の場合と同様の理由から、溝幅は好ましくは０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、ピッチは溝幅の１０分の１倍以上５０倍以下の間で適宜設計すると良い。溝幅とは高低差が存在する表面で沈下している部位のことであり、ピッチとは、高低差が存在する表面における高い箇所の最も高いところから近接する高い箇所の最も高い箇所までの水平距離のことである。
【００４７】
供給側流路の端部の面積Ｓ１について説明する。
【００４８】
図２に、巻回体６１の断面図を示す。また、図２では、透過側流路材５の図示を省略する。なお、図２では、説明の便宜上、１つの膜ユニット６しか示さないが、実際には、複数の膜ユニット６１が重ねられている。
【００４９】
図２に示すように、分離膜３は供給側の面３１と透過側の面３２とを備え、向かい合う供給側の面３１の間で、供給側流路材４の存在しない空間が供給側流路４１となり、向かい合う透過側の面３２の間で、透過側流路材５の存在しない空間が透過側流路５１となる。
【００５０】
巻回体の端面での供給側流路４１の面積Ｓ１は、
・分離膜の供給側の面３１の間の距離に、巻回方向における供給側流路４１の長さ（端面でのスパイラル状の供給側流路４１の長さであり、巻回方向における供給側流路材４の長さと同視される）、および供給側流路の数を乗じることで、分離膜の供給側の面３１間の隙間の面積Ｓ１１（図２の右上がり斜線ハッチングが付された箇所の面積）を求め、
・さらにこの面積Ｓ１１から、供給側流路材４１の端面積を減じる
ことで、得ることができる。
【００５１】
（１−４）透過側流路材
透過側流路材５は、分離膜３の透過側の面に挟まれるように配置され、分離膜３を透過した流体を集水管２の孔まで導く透過側流路を形成する役割を担う。
【００５２】
透過側流路材５としては、ネット、トリコット、不織布、フィルムなどの連続形状を有しているシート状物あるいはこれらのシート状物に不連続な突起物を形成したシート状物が用いられる。
【００５３】
透過側流路材５の空隙率は、大きければ圧力損失を小さくすることができるものの、加圧時に分離膜３が透過側流路材５に落ち込みやすくなってしまう。空隙率が小さければ圧力損失は大きくなるものの、加圧時の分離膜３の落ち込みは抑制することが出来るが、圧力損失は大きくなってしまう。透過側流路材５の空隙率は、好ましくは３０〜８０％であり、より好ましくは４０〜８０％であり、さらには５０〜６５％である。これらの範囲であれば、圧力損失を小さくでき、かつ、分離膜３の落ち込みを抑制することができる。
【００５４】
透過側流路材５の空隙率は、単位面積あたりの質量を測定し、用いられている樹脂の比重および第２透過側流路材５の厚みから、算出することができる。
【００５５】
透過側流路材５の厚みは、厚ければ圧力損失を小さくすることができるものの、分離膜エレメント１の容器に充填できる膜面積が減少してしまう。薄ければ、分離膜エレメント１に充填可能な膜面積は大きくなるものの、圧力損失は大きくなってしまう。透過側流路材５の厚みは、好ましくは０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、より好ましくは０．２ｍｍ〜０．４ｍｍである。
【００５６】
透過側流路材５の厚みは、市販の厚み測定器により直接測定することができる。
【００５７】
透過側流路材５の素材は、集水管２に容易に巻回できるものであればよく、分離膜３と異なることが好ましい。透過側流路材５の圧縮弾性率は、０．１ＧＰａ〜５ＧＰａであることが好ましい。弾性率がこの範囲内であれば、透過側流路材５を集水管２に容易に巻回することができる。具体的には、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが好ましく用いられる。
【００５８】
透過側流路材５の弾性率は、例えば、オートグラフを用いて圧縮試験を行い、応力ひずみ線図を作成することにより、測定することができる。
【００５９】
（１−５）集水管
集水管２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２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。
【００６０】
（１−６）テレスコープ防止板
［概要］
テレスコープ防止板は、分離膜エレメント１を長時間運転した際に、分離膜３がテレスコープすることを抑制するために、巻回体６１の両端または片端に取り付けられる。図１に示す例では、２枚のテレスコープ防止板７１および７２が、巻回体６１の両端に装着されている。以下に説明するテレスコープ防止板の形状は、上流側のテレスコープ防止板７１、下流側のテレスコープ防止板７２のどちらにも適用可能である。
【００６１】
（ｉ）テレスコープ防止板は、巻回体６１の端面において供給側流路を露出させるような貫通孔（以下、単に「孔」と称することがある。）を有する。孔は、空隙部と言い換えてもよい。
【００６２】
孔の形状は、望まれる強度および形成方法などによって変更可能であり、環状、楕円状、円状、略四角形状、略台形状、アーチ状、スパイラル状、あるいはそれらの組み合わせであることが好ましい。
【００６３】
（ｉｉ）巻回体内部における供給側流路の端面積Ｓ１に対して、集水管の径方向に平行な断面Ｐ３における前記孔の面積Ｓ３の比Ｓ３／Ｓ１は、７５〜１３５％である。この比は、さらに好ましくは、８０％以上１２５％以下であり、より好ましくは、９５％以上１０５％以下である。
【００６４】
（ｉｉｉ）断面Ｐ３とは、テレスコープ防止板の厚み方向（集水管の長手方向）での位置によって、上記（ｉ）の孔の面積（１枚のテレスコープ防止板が複数の孔を有するときはその総和）が変動するのであれば、孔の面積が最大になる断面である。テレスコープ防止板の厚み方向での位置によって、上記（ｉ）の孔の面積が変わらず一定であれば、断面Ｐ３は任意に決定されるし、孔の面積は、テレスコープ防止板の端面における開口の面積とも一致する。
【００６５】
（ｉｖ）孔の径、面積、形状は、テレスコープ防止板の厚み方向（集水管の長手方向）において、一定であってもよいし、変動してもよい。
【００６６】
なお、後述の具体例では、大きさも含めて、孔の形状は、テレスコープ防止板の厚み方向での位置にかかわらず一定なので、図３、図５〜図７の断面図は、テレスコープ防止板の平面図および端面図と同一である。
【００６７】
（ｖ）テレスコープ防止板におけるそれぞれの孔の集水管径方向における幅の最大値（最大径）は、０．２〜１０ｍｍであることが好ましい。孔の最大径がこの範囲内であることにより、後述のとおり、分離膜モジュールにおける圧力損失を低減することができる。より好ましくは０．５〜５ｍｍであり、さらに好ましくは、０．７〜２ｍｍである。ある孔の最大径とは、その孔が、テレスコープ防止板の厚み方向における位置によって異なる径を持つ場合は、そのうちの最大値である。
【００６８】
（ｖｉ）テレスコープ防止板の厚みＴは、０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。厚みＴがこの範囲にあることで、テレスコープ防止板は、十分に広い接続流路を確保することができる。より好ましくは、この厚みＴは１〜５ｍｍである。
【００６９】
（ｖｉｉ）テレスコープ防止板の第１面（巻回体６１と接する面）は、平坦であることが好ましい。これによって、テレスコープ防止板と巻回体６１との間に隙間が生じにくい、つまりテレスコープ防止板が巻回体６１に密着しやすい。
【００７０】
（ｖｉｉｉ）分離膜エレメント１の一方の端部のテレスコープ防止板７１の第２面（上記（ｖｉｉ）の第１面と逆側の面）が、他方の端部のテレスコープ防止板７２の第２面と嵌まり合うようになっていることが好ましい。例えば、テレスコープ防止板７１の第２面が平らなのであれば、テレスコープ防止板７２の第２面も平らであり、テレスコープ防止板７１の第２面に凹凸があるのであれば、テレスコープ防止板７２の第２面には、その凹凸と嵌まり合うような凹凸が設けられていることが好ましい。
【００７１】
上流のテレスコープ防止板と下流のテレスコープ防止板との間に隙間が生じると、そこで接続流路が拡大するが、テレスコープ防止板同士が隙間なく重なり合うことで、分離膜モジュールにおける圧力損失を低減することができる。詳細は図８等を参照して後述する。
【００７２】
（ｉｘ）テレスコープ防止板は、多重環またはスパイラル形状を有していても良いし、複数の孔が設けられた板状であってもよい。
【００７３】
（ｘ）テレスコープ防止板の前記集水管径方向の最大孔径Ｄ２と巻回体の端面における供給側流路の集水管径方向の径（流路の厚みと言い換えられる）Ｄ１との比Ｄ２／Ｄ１は、５０％以上１０００％以下であることが好ましい。さらに好ましくは、７５％以上２００％以下である。より好ましくは、９０％以上１１０％以下である。Ｄ２／Ｄ１がこの範囲内にあることで、巻回体の端面における供給側流路とテレスコープ防止板の孔との間の偏流を抑制することができ、圧力損失を低く抑制することができる。図２は断面図であるが、便宜的にＤ１を示す（実施例に示すように、Ｄ１は平均値として算出される。）。また、図４、図９、図１０にＤ２の例を示す。
【００７４】
（ｘｉ）テレスコープ防止板の孔の５０％以上が、巻回体の端面における供給側流路と直接連通していることが好ましい。テレスコープ防止板の孔と巻回体の端面における供給側流路が直接的に連通している割合がこの範囲であることによって、巻回体の端面における供給側流路とテレスコープ防止板の孔との間の偏流を抑制することができ、圧力損失を低く抑制することができる。テレスコープ防止板の孔と巻回体の端面における供給側流路が直接連通しているとは、テレスコープ防止板の孔と巻回体の端面における供給側流路となる空隙部分が空間的に接しているということであり、連通度が１００％とは、テレスコープ防止板の孔と空間的に接している巻回体端部が全て供給水の流路となっていることを意味する。
【００７５】
テレスコープ防止板の形状の具体例を以下に説明する。特に言及しない場合も、以下の具体例は、上述の条件を満たすことができる。
【００７６】
［形態１］
図３に示すテレスコープ防止板７３は、円形の外周環部７ａおよび内周環部７ｂを備える円盤状の部材である。内周環部７ｂは、外周環部７ａの中心部に配置され、その中には、集水管２が挿入される。
【００７７】
テレスコープ防止板７３は、外周環部７ａと内周環部７ｂとの間に設けられた複数の環状の周方向スポーク７３１を備える。外周環部７ａの径方向に沿って、直線状の径方向スポーク７３２が設けられている。径方向スポーク７３２によって、径方向スポーク７３２が、外周環部７ａおよび内周環部７ｂまで連続することで、複数の周方向スポーク７３１は、外周環部７ａおよび内周環部７ｂに固定されている。
【００７８】
なお、周方向スポーク７３１の数、幅は、模式的に描かれたものである。
【００７９】
上述のとおり、テレスコープ防止板の厚みＴは、０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。本形態の場合、特に周方向スポーク７３１および径方向スポーク７３２がこの条件を満たすことが好ましく、さらには外周環部７ａおよび内周環部７ｂもこの条件を満たすことが好ましい。
【００８０】
周方向スポーク７３１間の複数の隙間（つまり孔）７３３は、図３に示すとおり、半円状、言い換えるとアーチ状である。
【００８１】
周方向スポーク７３１間の複数の隙間７３３が、テレスコープ防止板における上述の「孔」に該当する。
【００８２】
テレスコープ防止板７３は、上記（ｖｉｉ）および（ｖｉｉｉ）のとおり、両面が平坦である。図４にテレスコープ防止板７３の径方向断面図（図３のＡ−Ａ矢視断面図）を示す。図４に二点鎖線で示すように、テレスコープ防止板７３の両面は面一になっている。
【００８３】
また、上記（ｖｉｉｉ）のとおり、テレスコープ防止板７３と同様の断面構造を持ち、片面が互いに嵌まり合う構造を有する２つのテレスコープ防止板７０１および７０２が、１つのエレメントに装着されてもよい（図示せず）。
【００８４】
［形態２］
図５に示すテレスコープ防止板７４は、複数の周方向スポーク７３１に代えて、１つのスパイラル型スポーク７４１を備える以外は、上述のテレスコープ防止板７３と同様の構造を有する。図５に示すように、スパイラル型スポーク７４１は、外周環部７ａから内周環部７ｂまで連続するスパイラル形状の部分である。
【００８５】
テレスコープ防止板７４は、複数のアーチ型の孔７４３を備えている。複数のアーチ型の孔７４３は、全体としては、径方向スポーク７３２によって分断されているものの、スパイラル形状を呈する。
【００８６】
また、テレスコープ防止板７４は、テレスコープ防止板７４のスパイラル形状と巻回体６１のスパイラル形状が合うように設置されるか、または巻回体６１に回転可能に取り付けられることが好ましい。テレスコープ防止版７４が回転することで、テレスコープ防止板７４のスパイラル形状と巻回体６１のスパイラル形状とを合わせることができる。
【００８７】
テレスコープ防止板７４のスパイラル形状と巻回体６１のスパイラル形状が合うとは、テレスコープ防止板７４の空隙部分と巻回体端面の供給側流路の位置が重なるように設置されることを意味する。テレスコープ防止板７４のスパイラル形状を有する空隙部分と巻回体端面の供給側流路の位置が重なるように設置されることにより、圧力損失をより小さくすることができる。
【００８８】
テレスコープ防止板７４の空隙部分１箇所の集水管径方向の長さ、巻回体端面の供給側流路の集水管径方向の距離に対して７５〜１３３％であることが好ましい。さらに好ましくは、８０〜１２５％であり、より好ましくは９５〜１０５％である。空隙部分１箇所とは、スパイラル状に形成されている空隙部分のうち、集水管径方向に間欠的に複数箇所存在する空隙部分のうちの１箇所という意味であり、集水管径方向に複数箇所存在する空隙の合計値ではない。
【００８９】
［形態３］
図６に示すテレスコープ防止板７５は、多数の円形の孔７５３が設けられた円盤状の部材である。孔７５３の径は、上述したように、０．２〜１０ｍｍであることが好ましい。テレスコープ防止板７５は、孔７５３の他に、集水管２が挿入される中心孔を有する。
【００９０】
［形態４］
図７に示すテレスコープ防止板７６は、多数の円形の孔７５３に代えて、集水管２が挿入される中心孔を囲むように配置された、アーチ型の複数の孔７６３を備える以外は、図６のテレスコープ防止板と同様の形状を有する。孔７６３の形状は、略台形状とも表現できる。
【００９１】
分離膜エレメント１を長期間運転した際に、分離膜３がテレスコープすることを抑制するためには、巻回体６１とテレスコープ防止板７５の間に隙間がないことが好ましい。巻回体６１とテレスコープ防止板７５の間に隙間がないことによって、分離膜がテレスコープする空間がなくなり、長期間運転を行った際においても、テレスコープが生じることなく、安定的に運転を行うことができる。テレスコープの発生が抑制されることで、供給流体の偏流の発生が抑制され、その結果、圧力損失の増加、造水量の低下、膜寿命の低下が抑制される。  以上に述べたいずれのテレスコープ防止板についても、材質としては、ＡＢＳやＰＶＣを好ましく用いることが出来る。
【００９２】
また、テレスコープ防止板は、射出成型による一体成形、３Ｄプリンターによる熱溶解積層法などによって製造することができる。
【００９３】
分離膜エレメント１は、直列または並列に接続されて圧力容器９１に収納されることで、分離膜モジュール９として使用可能である。
【００９４】
〔２．分離膜エレメントの製造方法〕
分離膜エレメント１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。詳細には以下のとおりである。
【００９５】
（２−１）分離膜の製造
分離膜３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。
【００９６】
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３の連続シートを作製する。
【００９７】
（２−２）供給側流路材の配置
供給側流路材４が、ネット等の連続的な形状の部材である場合は、分離膜３と供給側流路材４とを重ね合わせることで、供給側流路（原水流路）を形成することができる。
【００９８】
また、分離膜３に樹脂を直接塗布することで、不連続な、または連続な形状を有する供給側流路材４を形成することができる。分離膜３に固着された供給側流路材４によって形成される場合も、供給側流路材４の配置が分離膜３の製造方法の一部と見なしてもよい。
【００９９】
また、分離膜３を凹凸加工することで、流路を形成してもよい。凹凸加工法としては、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工などの方法が挙げられる。エンボス加工の条件、エンボス加工形状等は、求められる分離膜エレメント１の性能等に応じて変更可能である。この凹凸加工は、分離膜３の製造方法の一部と見なしてもよい。
【０１００】
（２−３）透過側流路材の配置
透過側流路材５は、集水管２にテープあるいは溶着により接着し、さらに分離膜３と透過側流路材５とを重ね合わせることで、透過側流路を形成することができる。
【０１０１】
封筒状膜の形成における封止は、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。封止に用いられる接着剤は、粘度が４０ｐｓ以上１５０ｐｓ以下の範囲内であることが好ましく、さらに５０ｐｓ以上１２０ｐｓ以下がより好ましい。分離膜３にしわが発生すると、分離膜エレメント１の性能が低下することがあるが、接着剤粘度が、１５０ｐｓ以下であることで、分離膜３を集水管２に巻回するときに、しわが発生しにくくなる。また、接着剤粘度が４０ｐｓ以上である場合、分離膜間からの接着剤の流出が抑制され、不要な部分に接着剤が付着する危険性が低下する。
【０１０２】
接着剤の塗布量は、分離膜３が集水管２に巻回された後に、接着剤が塗布される部分の幅が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３が確実に接着されるので、供給流体１０１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。
【０１０３】
接着剤としてはウレタン系接着剤が好ましく、粘度を４０ｐｓ以上１５０ｐｓ以下の範囲とするには、主剤のイソシアネートと硬化剤のポリオールとが、イソシアネート：ポリオール＝１：１〜１：５の割合で混合されたものが好ましい。接着剤の粘度は、予め主剤、硬化剤単体、及び配合割合を規定した混合物の粘度をＢ型粘度計（ＪＩＳ  Ｋ  ６８３３）で測定される。
【０１０４】
（２−４）分離膜の積層および巻回
分離膜３の透過側に塗布された接着剤をもう１枚の分離膜３と重ね合わせることで、分離膜３を積層する。また、集水管２に透過側流路材５が配置され、接着剤で封止された分離膜３を巻回することによって、分離膜巻回体が作製される。
【０１０５】
（２−５）その他の工程
分離膜エレメント１の製造方法は、上述のように形成された分離膜３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２の長手方向における分離膜３の端を切りそろえるエッジカット、端板の取り付け等をさらに含む。
【０１０６】
〔３．分離膜モジュール〕
（３−１）概要
分離膜モジュールは、集水管、集水管の周囲に巻回された複数の分離膜、分離膜の間に設けられた供給側流路、および分離膜の間に設けられた透過側流路を有する複数の巻回体を備える。また、分離膜モジュールは、少なくとも一部の巻回体の供給側流路を接続する接続流路を備える。
【０１０７】
図８に、分離膜モジュールの具体例として、分離膜モジュール９の断面図を示す。
【０１０８】
分離膜モジュール９は、圧力容器９１と、圧力容器９１内に収容された複数の分離膜エレメント１とを備える。分離膜エレメント１の構成は上述のとおりである。圧力容器９１内では、複数個の分離膜エレメント１が直列に配置される。
【０１０９】
さらに、分離膜モジュール９は、供給流体シール部材９２、接続管９３を備える。
【０１１０】
（３−２）供給流体シール部材
図８に示すように、テレスコープ防止板７１，７２の側面には溝が形成されており、供給流体シール部材９２はその溝に装着されている。供給流体シール部材９２は、圧力容器９１の内壁とテレスコープ防止板との間をシールするガスケットとして機能する。  
【０１１１】
供給流体シール部材９２は、例えばエチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）製ないしニトリルゴム（ＮＢＲ）製のＯリングが選択される。
【０１１２】
（３−３）接続管
接続管９３は、ある分離膜エレメント１の集水管２、およびそれに隣り合う分離膜エレメント１の集水管２の内部に挿入され、これらの集水管２の間を接続する。
【０１１３】
接続管９３を構成する素材は具体的に限定されないが、生産性、コストおよび軽量化、並びに、供給流体に含まれる様々な物質に対する耐薬品性の観点から、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合樹脂（ＡＢＳ）、塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、変性ポリフェニレンオキシド樹脂（ＰＰＯ）、変性ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、ポリオキシメチレン樹脂（ＰＯＭ）からなる群から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。また、この群から選ばれる少なくとも１つをガラス繊維強化樹脂（ＧＦＲＰ）として用いても良い。
【０１１４】
（３−４）接続流路
接続流路は、隣り合う分離膜エレメント１の供給流路同士を接続する流路である。
【０１１５】
上述の供給側流路４１の端面積Ｓ１に対して、接続流路の断面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が、７５〜１３５％であることが好ましい。この比は、さらに好ましくは、８０％以上１２５％以下、より好ましくは、９５％以上１０５％以下である。
【０１１６】
比率Ｓ２／Ｓ１が１００％を超える場合、１３５％以下であることで、濃縮流体１０３が巻回体６１内部から接続流路に流れ出るときの拡流および接続流路から巻回体６１内部へ流れ入るときの縮流による圧力損失が小さく抑えられる。また、渦の発生も抑制される。
【０１１７】
さらに、比率Ｓ２／Ｓ１が１００％を下回る場合、７５％以上であることで、濃縮流体１０３が巻回体６１内部から接続流路に流れ出たときの縮流による圧力損失および接続流路から巻回体６１内部に流れ入るときの拡流による圧力損失が小さく抑えられる。
【０１１８】
接続流路の断面の径、面積、形状等は、集水管の長手方向において、一定であってもよいし、変動してもよい。接続流路の断面積Ｓ２とは、集水管の径方向に平行な断面Ｐ２における面積である。断面Ｐ２とは、接続流路の断面積（１つの分離膜エレメントと、それに隣り合う分離膜エレメントとの間に、複数の接続流路が設けられている場合はその総和）が最大になる断面である。つまり、集水管の長手方向における位置によって、接続流路の断面積が変動するのであれば、その面積が最大になるように、断面Ｐ２の位置が決定される。集水管の長手方向における位置によって、接続流路の断面積が変わらず一定であれば、断面Ｐ２の位置は任意に決定される。
【０１１９】
図８の例では、テレスコープ防止板７１および７２の第１面が、巻回体６１の端部と、隙間なく生じないように密着している。また、テレスコープ防止板７１の第２面と、上流側でそれに対向するテレスコープ防止板７１２の第２面とが、隙間を生じないように密着している。
【０１２０】
つまり、隣り合う分離膜エレメント１間で、巻回体６１内の供給側流路４１を接続する（言い換えると、供給流体１０１の流路として機能する）接続流路は、本例では、テレスコープ防止板７１および７２の孔７０３のみである。よって、断面Ｐ３におけるテレスコープ防止板の孔の面積Ｐ３は、断面Ｐ２における接続流路の面積Ｓ２に一致する。よって、比率Ｓ３／Ｓ１が上述の範囲内にあることで、比率Ｓ２／Ｓ１が上述の範囲内にある場合と同様の効果が得られる。
【０１２１】
なお、上述の例では、接続流路は、テレスコープ防止板の孔によって形成されるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、隣合う分離膜エレメントのテレスコープ防止板の間に、接続流路を形成する別の部材を挿入してもよい。別の部材としては、隣合う分離膜エレメントのテレスコープ防止板の孔の間を繋ぐ管、または接続流路となる貫通孔が設けられた板状の部材などが例として挙げられる。また、テレスコープ防止板は、集水管と巻回体とを有する分離部（分離膜エレメント１からテレスコープ防止板を除いた構成）の間の接続流路を構成する部材の一例に過ぎず、テレスコープ防止板以外にも、接続流路を形成できる部材であれば、適用できる。
【０１２２】
〔４．分離膜モジュールによる液体分離〕
図１、図８等を参照して、分離膜モジュールにおける液体分離について説明する。
【０１２３】
供給流体１０１は、分離膜モジュール９の上流側端部の図示しない供給口から分離膜モジュール９内に流入し、最上流の分離膜エレメント１に供給される。分離膜エレメント１に上流側のテレスコープ防止板７１が装着されていれば、このとき、テレスコープ防止板７１に設けられた孔を通って供給流体１０１は分離膜エレメント１内に供給される。
【０１２４】
供給流体１０１は供給流路４１内を流れ、分離膜３の供給側の面３１に供給される。
【０１２５】
供給流体１０１の一部が分離膜３を透過することで、供給流体１０１は透過流体１０２と濃縮流体１０３とに分離される。
【０１２６】
透過流体１０２は、分離膜３の透過側の面３２の間、つまり透過側流路５１内を流れて、集水管２に到達する。集水管内を流れた透過流体１０２は集水管２の端部から、下流側の分離膜エレメント１の集水管２に流入する。
【０１２７】
濃縮流体１０３は、分離膜３の供給側の面３１の間、つまり供給側流路４１内を流れて、分離膜エレメント１の端部から流出する。濃縮流体１０３は、供給流体１０１として、接続流路９５を介して、下流側の分離膜エレメント１へ供給される。こうして分離が繰り返された後、分離膜モジュール９の下流端から、濃縮流体１０３と透過流体１０２とが取り出される。
【０１２８】
このような液体分離は、原水（供給流体）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水処理にも適用される。
【０１２９】
複合半透膜の耐久性を考慮すると、複合半透膜に被処理水を透過する際の運転圧力は、０．２ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下が好ましい。なお、運転圧力とはいわゆる膜間圧力差（ｔｒａｎｓ  ｍｅｍｂｒａｎｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）である。供給水温度は、高くなると塩除去性が低下するが、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、供給水ｐＨは、高くなると海水などの高塩濃度の供給水の場合、マグネシウムなどのスケールが発生する恐れがあり、また、高ｐＨ運転による膜の劣化が懸念されるため、中性領域での運転が好ましい。
【０１３０】
複合半透膜によって処理される原水としては、海水、かん水、排水等の５００ｍｇ／Ｌ〜１００ｇ／ＬのＴＤＳ（ＴｏｔａｌＤｉｓｓｏｌｖｅｄ 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」で表されるか、１Ｌを１ｋｇと見なして「質量比」で表される。定義によれば、０．４５ミクロン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質量から算出できるが、より簡便には実用塩分から換算する。
【０１３１】
上記の分離膜エレメント１、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。
【実施例】
【０１３２】
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。
【０１３３】
（巻回体端部の供給側流路面積Ｓ１、径Ｄ１）
巻回体６１の端部における供給側流路面積Ｓ１および集水管径方向の径Ｄ１を以下のようにして求めた。
【０１３４】
分離膜巻回体の端部における分離膜間の距離を画像処理にて２０箇所計測した。得られた数値から平均値を算出し、Ｄ１とした。Ｄ１、供給側流路材４の長さ（巻回方向における長さ）と数を乗じることにより、巻回体端部における分離膜間の隙間の面積を算出した。そして、巻回体の端面における、供給側流路材である、ネットの断面積を減じることにより、巻回体端部の供給側流路面積Ｓ１を算出する。ネットの断面積は、供給側流路材であるネットの１格子分について、ネット構成糸の１辺を２０分割し、分割した各断面における断面積を、マイクロスコープを用いて測定し、２０ヶ所の平均値を算出し、格子１辺分の長さで乗じることにより、ネット構成糸の１辺分の体積を算出する。それを２０箇所の構成糸１辺につき実施することにより、平均値を算出し、ネット構成糸１辺の体積とする。そして、ネットの断面積を算出した。
（ネットの断面積）＝（ネットの巻回方向長さ）×（ネット数）×｛（ネットの１格子分の面積）×（Ｄ１）−（ネットの１格子中の構成糸１辺の体積）×４｝／｛（集水管長さ方向のネット１格子分の長さ）×（巻回方向のネット１格子分の長さ）｝
（巻回体間の接続流路断面積の最大値Ｓ２）
分離膜巻回体の端面間における流路の断面積の総和は、以下の様に求めた。
【０１３５】
図９に示すように、隣り合う分離膜エレメントの間で、互いに対向する２枚のテレスコープ防止板７１１と７１２との間に隙間Ｇ１がある場合は、その隙間Ｇ１が、接続流路において断面積Ｓ２が最大である箇所となる。よって、圧力容器の断面積（内壁で囲まれた部分の面積）から接続管の断面積（接続管の外周で囲まれる面積である。２本の集水管の間が密着していれば、接続管の断面積を集水管の断面積に置き換えることができる。）を減じた値を、接続流路断面積の総和の最大値とした。
【０１３６】
図１０に示すように、テレスコープ防止板７１３および７１４のスポーク部分７１７と巻回体の端部との間に隙間Ｇ２がある場合、つまり、外周環部７１５および内周環部７１６よりもスポーク部分７１７の厚みが小さくなっている場合は、その隙間が接続流路において断面積Ｓ２が最大である箇所となる。よって、分離膜エレメントの断面積（巻回体の断面積とほぼ一致する）のうち、内周環部７１６よりも外側の領域の面積を、分離膜端面間の接続流路断面積の総和の最大値とした。
【０１３７】
図８に示すように、互いに向かい合うテレスコープ防止板間に隙間がなく、かつテレスコープ防止板と巻回体との間にも隙間がない場合は、テレスコープ防止板の孔７０３の断面積が最大となっている断面で、接続流路断面積（孔７０３の断面積の総和）を測定した。
【０１３８】
（巻回体間の接続流路における孔の集水管径方向最大径Ｄ２）
巻回体間の接続流路における孔の集水管径方向最大径Ｄ２は、以下の様に求めた。
【０１３９】
図９に示すように、隣り合う分離膜エレメントの間で、互いに対向する２枚のテレスコープ防止板７１１と７１２との間に隙間Ｇ１がある場合は、その隙間Ｇ１において集水管の径方向に最大の長さが集水管径方向最大径である。
【０１４０】
図１０に示すように、テレスコープ防止板７１３および７１４のスポーク部分７１７と巻回体の端部との間に隙間Ｇ２がある場合、つまり、外周環部７１５および内周環部７１６よりもスポーク部分７１７の厚みが小さくなっている場合は、その隙間Ｇ２において集水管の径方向に最大の長さが集水管径方向最大径である。
【０１４１】
図８に示すように、互いに向かい合うテレスコープ防止板間に隙間がなく、かつテレスコープ防止板と巻回体との間にも隙間がない場合は、テレスコープ防止板の孔７０３の集水管径方向の長さが最大となっている箇所を測定した
（接続流路の孔と巻回体の端部の供給側流路との連通度）
接続流路の孔の巻回体の端部の供給側流路との連通度は、テレスコープ防止板が取り付けられたエレメント端面を集水管の径方向断面とは垂直な方向から撮影し、撮影された画像を解析し、巻回体の供給側流路が観察される割合を算出した。
【０１４２】
（造水量）  
供給水として、濃度２０００ｍｇ／ＬかつｐＨ６．５の食塩水を用い、供給圧力１．５５ＭＰａ、運転温度２５℃、供給流量２４０ｍ３／日の条件下で運転を行った際の２４時間の総造水量を、造水量（ｍ３／日）として表した。
【０１４３】
（脱塩率（ＴＤＳ除去率））
上記運転時の透過水の電気伝導度を測定し、ＴＤＳ濃度を算出した。この透過水のＴＤＳ濃度と、供給水のＴＤＳ濃度を、下記式に当てはめることで、ＴＤＳ除去率を算出した。
ＴＤＳ除去率（％）＝１００×｛１−（透過水中のＴＤＳ濃度／供給水中のＴＤＳ濃度）｝
（圧力損失）
上記運転２４時間経過時の、モジュール供給流体の圧力と濃縮流体の圧力差を測定し、圧力損失とした。また、２４時間経過後、１分間運転、１分間停止を繰り返し行う発停試験を１００００回行った。発停試験１００００回実施後の圧力損失を測定し、長期間運転の性能安定性の指標とした。
【０１４４】
（実施例１）
ポリエチレンテレフタレート繊維から抄紙法で得られた不織布を支持膜として準備した。この不織布は、その構成繊維の糸径は約１デシテックス、不織布の厚みは９０μｍ、通気度（ＪＩＳＬ １０９６による）１ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ、繊維配向度は多孔性支持層側表層で４０°であり、多孔性支持層とは反対側の表層で２０°である。その上にポリスルホンの１６．０質量％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分間放置することによって、厚さ１３５μｍのポリエステル繊維で補強された補強ポリスルホン支持膜からなるロールを作製した。
【０１４５】
その後、ロールから支持膜を巻き出し、支持膜のポリスルホン側表面に、ｍ−フェニレンジアミンの２．５質量％水溶液を塗布し、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。その後トリメシン酸クロリド０．１０質量％を含む２５℃のｎ−デカン溶液を表面が完全に濡れるように塗布した。その後、膜から余分な溶液をエアブローで除去し、８０℃の熱水で洗浄して、エアブローで液切りして分離膜３を得た。
【０１４６】
次いで、分離膜３をスパイラル型分離膜エレメントでの有効膜面積が３７ｍ２になるように、長さ：１．７ｍ、幅０．９３ｍに２６枚断裁加工した。
【０１４７】
そして、供給側の面が対向するように分離膜３を折り畳み、さらにネット（厚み：０．７１ｍｍ、ピッチ：５ｍｍ×５ｍｍ、繊維径：０．３６ｍｍ）を供給側流路材４として、折り畳んだ分離膜３の間に挟み込んだ。
【０１４８】
次に、ＡＢＳ製集水管（幅：１０２０ｍｍ、径：３０ｍｍ、孔数４０個×直線状１列）にトリコット（厚み：０．２６ｍｍ、溝幅：０．２ｍｍ、畦幅：０．３ｍｍ、溝深さ：０．１０５ｍｍ）を両面テープで固定し、折り畳んだ分離膜３の透過側の面に配置し、集水管側の一辺を除く三辺に接着剤を塗布し、その上に同様に折り畳んだ別の分離膜３を重ねていき、合計２６枚の封筒状膜を積層した。さらに、外周にフィルムを巻き付け、テープで固定した後に、エッジカットを行い、図３に示すテレスコープ防止板（面積比１００％、最大径５ｍｍ）をエレメント両端部に取りつけ、フィラメントワインディングを行うことで、８インチ径のエレメントを作製した。
【０１４９】
７本のエレメントを圧力容器９１に入れて、隣り合うエレメント同士は接続管を挿入することで、分離膜モジュールとした。そして、上述の条件で運転した際の、圧力損失、造水量および脱塩率は、表に示すとおりであった。
【０１５０】
以下、表に実施例ならびに比較例のエレメント構成、テレスコープ部材の形態およびエレメント性能をまとめて示す。
【０１５１】
（実施例２）
テレスコープ防止板の孔の最大径を１ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１５２】
（実施例３）
テレスコープ防止板の孔の最大径を９ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１５３】
（実施例４）
テレスコープ防止板のスポークの厚みを厚くし、巻回体の端面における供給側流路の面積Ｓ１に対する、集水管の径方向断面における接続流路の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１を７５％に変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１５４】
（実施例５）
テレスコープ防止板のスポークの厚みを薄くし、巻回体の端面における供給側流路の面積Ｓ１に対する、集水管の径方向断面における接続流路の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１を１３３％に変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１５５】
（実施例６）
テレスコープ防止板を図５に示す形状のものに変更し、テレスコープ防止板の孔の最大径を０．６５ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１５６】
（実施例７）
テレスコープ防止板を図６に示す形状のものに変更し、テレスコープ防止板の孔の最大径を１０ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１５７】
（実施例８）
テレスコープ防止板を図５に示す形状のものに変更し、テレスコープ防止板の孔の最大径を０．７１ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１５８】
（実施例９）
テレスコープ防止板を図５に示す形状のものに変更し、テレスコープ防止板の孔の最大径を２．２ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１５９】
（実施例１０）
テレスコープ防止板を図５に示す形状のものに変更し、テレスコープ防止板の孔の最大径を１ｍｍに変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１６０】
（比較例１）
テレスコープ防止板を図１１に示す形状のものに変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１６１】
図１１に示すテレスコープ防止板７Ａは、アーチ型の複数の孔を有しており、テレスコープ防止板７Ａを有するエレメントにおいては、巻回体の端面における供給側流路の面積Ｓ１に対する、集水管の径方向断面における接続流路の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１が１４０％となった。
【０１６２】
（比較例２）
テレスコープ防止板の孔の最大径を１ｍｍにし、巻回体の端面における供給側流路の面積Ｓ１に対する、集水管の径方向断面における接続流路の面積Ｓ２の比Ｓ２／Ｓ１を６０％に変更した以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１６３】
（比較例３）
テレスコープ防止板として、接続管の長さを１０ｍｍ長くすることで、隣り合うテレスコープ防止板の間に隙間を設けた以外は、実施例１と同様にして分離膜エレメントを作製し、同様に分離膜モジュールとし、運転を行った。
【０１６４】
【表１】
2017047417.tif 000003
【０１６５】
【表２】
2017047417.tif 000004
【符号の説明】
【０１６６】
１  分離膜エレメント
２  集水管
２１  集水孔
３  分離膜
３１  分離膜の供給側の面
３２  分離膜の透過側の面
４  供給側流路材
４１  供給側流路
５  透過側流路材
５１  透過側流路
６  膜ユニット
６１  巻回体
７１、７２、７３、７４、７５、７６  テレスコープ防止板
７１１、７１２  テレスコープ防止板
７１３、７１４  テレスコープ防止板
７１５  外周環部
７１６  内周環部
７１７  スポーク
７３１  周方向スポーク
７３２  径方向スポーク
７３３  隙間
７４１  スパイラル型スポーク
７４３  アーチ型の孔
７５３、７６３  孔
７ａ  外周環部
７ｂ  内周環部
９、９３  接続管
９１  圧力容器
９２  供給流体シール部材
９５  接続流路
１０１、１０３  供給流体
１０２  透過流体
【図１】
2017047417.tif 000005
【図２】
2017047417.tif 000006
【図３】
2017047417.tif 000007
【図４】
2017047417.tif 000008
【図５】
2017047417.tif 000009
【図６】
2017047417.tif 000010
【図７】
2017047417.tif 000011
【図８】
2017047417.tif 000012
【図９】
2017047417.tif 000013
【図１０】
2017047417.tif 000014
【図１１】
2017047417.tif 000015