CN115335136B - 分离膜元件及分离膜模块 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B01D—SEPARATION
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Abstract
本发明的分离膜元件具备包括有孔中心管和卷绕在该有孔中心管的周围的多个分离膜体而形成的卷绕体；分离膜体具有分离膜叶片和供给侧流路件，所述分离膜叶片具有分离膜及透过侧流路件，所述分离膜具有供给侧的面和透过侧的面；分离膜叶片其分离膜以透过侧的面相面对的方式配置，并且在透过侧的面之间设置有透过侧流路件；供给侧流路件设置在相邻的分离膜叶片的供给侧的面之间；多个分离膜体中的至少一个，是分离膜的供给侧的面在相对于有孔中心管的长度方向垂直方向上的外周端部具有浓缩流体的排出部的第1分离膜体；卷绕体的外周部被非透过性部件覆盖；在非透过性部件与卷绕体之间，设置有将从分离膜的供给侧的面的外周端部排出的流体向有孔中心管长度方向的另一端面引导的外周部流路。
Description
技术领域
本发明涉及为了将液体、气体等流体中包含的成分分离而使用的分离膜元件及分离膜模块。
背景技术
在用来将海水及盐水等中含有的离子性物质除去的技术中，近年来，作为用于节能及节约资源的工艺，借助分离膜元件的分离法的使用正在扩大。在借助分离膜元件的分离法中使用的分离膜，根据其孔径、分离功能这点，被分类为精密过滤膜、超过滤膜、纳米过滤膜、反渗透膜、正渗透膜。这些膜被用于从例如海水、盐水及含有有害物的水等的饮用水的制造、工业用超纯水的制造以及排水处理及有价值物质的回收等，根据作为目的的分离成分及分离性能而区分使用。
作为分离膜元件有各种各样的形态，但在将供给流体向分离膜的一方的面供给、从另一方的面得到透过流体这一点上是共同的。分离膜元件通过具备被捆束的多个分离膜而形成，以使每1个分离膜元件的膜面积变大、即每1个分离膜元件能得到的透过流体的量变多。作为分离膜元件，匹配于用途、目的，提出了螺旋型、中空线型、板框型、旋转平膜型、平膜集中型等各种形状。
例如，在反渗透过滤中，广泛地使用螺旋型分离膜元件。螺旋型分离膜元件具备有孔中心管和卷绕在有孔中心管的周围的层叠体。层叠体通过层叠将供给流体(例如被处理水)向分离膜表面供给的供给侧流路件、将供给流体中包含的成分分离的分离膜、以及用来将透过分离膜的透过流体向有孔中心管引导的透过侧流路件而形成。螺旋型分离膜元件由于能够向供给流体赋予压力，所以在能够将透过流体较多取出这一点上优选地被使用。
而且，近年来为了应对螺旋型分离膜元件的进一步的高性能化的要求，提出了多种使其内部中的流体的动态变化的技术(例如，参照专利文献1～3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2018/021387号
专利文献2：国际公开第2018/079511号
专利文献3：国际公开第2017/019282号。
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1～3所记载的分离膜元件中，通过做成将供给流体的流动方向变更而从元件外周部将浓缩流体排出的构造，与以往相比能够使供给流体的流速提高，提高膜面的紊流效果而抑制浓差极化，使排浊性提高。另一方面，根据本申请发明人们的认识，由于供给流体与浓缩流体间的压力损失上升，所以元件外部相对成为低压力，有因元件膨胀的力作用而容易引发供给流体从元件端部的泄漏、膜面损伤这一问题。
鉴于此，本发明的目的是提供一种分离膜元件，在将供给流体的流动方向变更而从元件外周部将浓缩流体排出的分离膜元件中，即使在供给流体与浓缩流体间的压力损失较高的情况下也能够防止卷绕体的变形、供给流体从元件端部的泄漏及膜面的损伤，在兼顾稳定的透过性能和分离性能的同时进行运转。
用来解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明具备以下的(1)～(13)任意结构。
(1)一种分离膜元件，是具备包括有孔中心管和卷绕在该有孔中心管的周围的多个分离膜体而形成的卷绕体的分离膜元件，对于前述分离膜元件，将供给流体从前述有孔中心管的长度方向的一端面供给；前述分离膜体具有分离膜叶片和供给侧流路件，所述分离膜叶片具有分离膜及透过侧流路件，所述分离膜具有供给侧的面和透过侧的面；前述分离膜叶片其前述分离膜以前述透过侧的面相面对的方式配置，并且在前述透过侧的面之间设置有前述透过侧流路件；前述供给侧流路件设置在相邻的分离膜叶片的前述供给侧的面之间；前述多个分离膜体中的至少一个，是前述分离膜的供给侧的面在相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向上的外周端部具有浓缩流体的排出部的第1分离膜体；前述分离膜元件的外周部被非透过性部件覆盖；在前述非透过性部件与前述卷绕体之间，设置有将从前述排出部排出的流体向前述有孔中心管的长度方向的另一端面引导的外周部流路。
(2)如前述(1)所述的分离膜元件，前述多个分离膜体全部由前述第1分离膜体构成；前述第1分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面被开口5％以上，另一端面被闭口，相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的前述外周端部被开口5％以上。
(3)如前述(1)所述的分离膜元件，前述多个分离膜体全部由前述第1分离膜体构成；前述第1分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面被开口10％～40％，另一端面被闭口，相对于前述有孔中心管长度方向垂直的方向的前述外周端部被开口40％以上。
(4)如前述(2)或(3)所述的分离膜元件，其特征在于，如果对于形成前述外周部流路的外周部流路件及在前述第1分离膜体中使用的前述供给侧流路件，比较使25℃的水以0.1m/s通过时的标准压力损失，则前述外周部流路件的标准压力损失大。
(5)如前述(1)所述的分离膜元件，前述卷绕体具备前述第1分离膜体以及与前述第1分离膜体不同的第2分离膜体；前述第1分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面被开口5％以上，另一端面被闭口，相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的前述外周端部被开口5％以上；前述第2分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面及另一端面被开口5％以上，与前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的内周及外周端部被闭口。
(6)如前述(1)所述的分离膜元件，前述卷绕体具备前述第1分离膜体以及与前述第1分离膜体不同的第2分离膜体；前述第1分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面被开口10％～40％，另一端面被闭口，相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的前述外周端部被开口40％以上；前述第2分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面及另一端面被开口90％以上，与前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的内周及外周端部被闭口。
(7)如前述(5)或(6)所述的分离膜元件，其特征在于，对于形成前述外周部流路的外周部流路件及在前述第1分离膜体中使用的前述供给侧流路件，如果比较使25℃的水以0.1m/s通过时的标准压力损失，则前述外周部流路件的标准压力损失小。
(8)如前述(5)～(7)中任一项所述的分离膜元件，在前述卷绕体的前述第1分离膜体被开口的一侧的一端面，设置有U形转弯用帽，所述U形转弯用帽具备将从前述第2分离膜体排出的中间流体向前述第1分离膜体的开口端面引导的流路。
(9)如前述(5)～(8)中任一项所述的分离膜元件，前述第1分离膜体的前述供给侧流路件和前述第2分离膜体的前述供给侧流路件具有不同的形状或厚度。
(10)如前述(1)～(9)中任一项所述的分离膜元件，前述分离膜体的前述有孔中心管的长度方向的宽度W与相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的长度L的比即L/W为2.5以上8以下。
(11)如前述(1)～(10)中任一项所述的分离膜元件，其特征在于，前述外周部流路的排出端的流路截面积比前述第1分离膜体的供给侧流路件的排出端的流路截面积的合计小。
(12)一种分离膜模块，具有：前述(1)～(11)中任一项所述的分离膜元件；圆筒型的压力容器，供给流体供给口、浓缩流体排出口及透过流体回收口被集中在长度方向的单侧；以及流路帽，与前述分离膜元件的前述有孔中心管的长度方向的一端面连接，将从前述分离膜元件排出的浓缩流体及透过流体向前述压力容器的前述浓缩流体排出口及前述透过流体回收口引导。
(13)一种分离膜模块，具有：前述(1)～(11)中任一项所述的分离膜元件；圆筒型的压力容器，在长度方向的单端面设置有供给流体供给口，在相反侧的端面设置有浓缩流体排出口；以及盐水密封件，设置在前述分离膜元件的前述有孔中心管的长度方向的浓缩流体排出端面侧的外周面。
发明效果
根据本发明，在将供给流体的流动方向变更而从元件外周部得到浓缩流体的分离膜元件中，即使在供给流体与浓缩流体间的压力损失较大的情况下也能够防止卷绕体的变形、供给流体从元件端部的泄漏及膜面的损伤，能够维持稳定的透过性能和分离性能。
附图说明
图1是表示一般的分离膜元件的一部分分解立体图。
图2是一般的分离膜体及本发明中记载的第2分离膜体的展开图的一例。
图3是本发明中记载的第1分离膜体的展开图的一例。
图4是本发明中记载的第1分离膜体的展开图的另一例。
图5是本发明中记载的第1分离膜体的展开图的另一例。
图6是表示本发明中记载的分离膜元件的一部分分解立体图。
图7是本发明中记载的分离膜元件的剖视图。
图8是将本发明中记载的逆L型分离膜元件封入在标准型压力容器的分离膜模块的横剖视图的一例。
图9是将本发明中记载的逆L型分离膜元件封入在集中型压力容器的分离膜模块的横剖视图的一例。
图10是将本发明中记载的I型－逆L型分离膜元件封入在标准型压力容器的分离膜模块的横剖视图的一例。
图11是将本发明中记载的I型－逆L型分离膜元件封入在集中型压力容器的分离膜模块的横剖视图的一例。
图12(a)及图12(b)是表示本发明中记载的U形转弯用帽的一例的图，图12(a)是俯视图，图12(b)是剖视图。
图13是将以往的I型－逆L型分离膜元件封入在标准型压力容器的分离膜模块的横剖视图的一例。
图14是将一般的分离膜元件封入在集中型压力容器的分离膜模块的横剖视图的一例。
图15是将以往的I型－逆L型分离膜元件封入在集中型压力容器的分离膜模块的横剖视图的一例。
具体实施方式
以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式详细地进行说明，但本发明完全不受这些限定。
另外，在本说明书中，“质量”与“重量”是同义的。
如图6所示，本发明的分离膜元件11具备包括有孔中心管2和卷绕在该有孔中心管2的周围的多个分离膜体5而形成的卷绕体53，在使用时，对于分离膜元件11，将供给流体101从有孔中心管2的长度方向的一端面供给。分离膜体5具有分离膜叶片(leaf)51和供给侧流路件41，所述分离膜叶片51具有分离膜3及透过侧流路件42，所述分离膜3具有供给侧的面和透过侧的面。分离膜叶片51其分离膜3以其透过侧的面相面对的方式配置，并且在透过侧的面之间设置透过侧流路件42而构成，供给侧流路件41设置在相邻的分离膜叶片51之间、即分离膜3的供给侧的面之间。
在本发明中，多个分离膜体中的至少一个，是分离膜的供给侧的面在相对于有孔中心管的长度方向垂直的方向上的外周端部具有浓缩流体的排出部的第1分离膜体。而且，卷绕体53的外周部被非透过性部件92覆盖，在非透过性部件92与卷绕体53之间，设置有将从前述外周端部排出的流体向有孔中心管2的长度方向的另一端面引导的外周部流路9(例如参照图7)。
另外，在本发明中，将被向一个分离膜元件供给的流体和从该分离膜元件的供给侧流路排出的流体为了方便而分别称作供给流体101和浓缩流体103。此外，在本发明的分离膜元件的一实施方式中，由于被从某个分离膜体排出的浓缩流体103成为向另外的分离膜体流入的供给流体101，所以将这样的流体称作中间流体104。
(1)分离膜
作为本发明的分离膜元件11具备的分离膜3，使用具有与使用方法、目的等对应的分离性能的膜。分离膜3既可以是单一层，从分离膜3的强度或尺寸稳定性等的观点，也可以是具备分离功能层和基材的复合膜。此外，在复合膜中，也可以在分离功能层与基材之间还有多孔性支承层。这里，在分离膜3是复合膜的情况下，将具备分离功能层的一侧的面称作供给侧的面，将与具备分离功能层的一侧的面相反侧的面称作透过侧的面。
分离功能层既可以是具有分离功能及支承功能的两者的层，也可以仅具有分离功能。另外，所谓的“分离功能层”是指至少具有分离功能的层。
在分离功能层具有分离功能及支承功能的两者的情况下，作为分离功能层，优选的是含有从由纤维素、聚偏二氟乙烯、聚醚砜及聚砜构成的组中选择的聚合物作为主成分的层。
另一方面，作为分离功能层，从孔径的控制容易并且耐久性优良这一观点，优选的是交联高分子的层。其中，从供给流体中的分离成分的分离性能优良这一观点，优选的是将多官能胺和多官能酸卤化物缩聚而得到的聚酰胺分离功能层、有机无机杂化物功能层等。这些分离功能层可以通过在多孔性支承层上将单体缩聚而形成。
含有聚酰胺作为主成分的分离功能层可以通过用公知的方法将多官能胺和多官能酸卤化物进行界面缩聚而形成。例如，通过在多孔性支承层上涂敷多官能胺溶液、将多余的多官能胺溶液用气刀等除去、然后涂敷含有多官能酸卤化物的有机溶剂溶液，而发生缩聚，形成聚酰胺分离功能层。
在多孔性支承层中使用的原材料、其形状没有被特别限定，但例如也可以是由多孔性树脂形成在基材上。作为多孔性支承层，例如可以举出聚砜、醋酸纤维素、聚氯乙烯、环氧树脂或它们的混合物的层、或者将这些层层叠的结构，但优选的是化学、机械及热稳定性较高、孔径容易控制的含有聚砜的层。
含有聚砜的多孔性支承层例如可以通过将聚砜的N，N－二甲基甲酰胺溶液在基材(例如密织的聚酯无纺布)之上铸塑为一定的厚度、使其在水中湿式凝固而形成。
此外，多孔性支承层可以按照在“Office of Saline Water Research andDevelopment Progress Report”No.359(1968)中记载的方法形成。另外，为了得到希望的形态，聚合物浓度、溶剂的温度或不良溶剂能够适当调整。
作为分离膜3的基材，从强度或流体透过性的观点，优选的是使用纤维状的基材，更优选的是使用长纤维无纺布或短纤维无纺布。
(2)透过侧流路件
透过侧流路件42与分离膜3一起构成分离膜叶片51，以夹在分离膜3的透过侧的面之间的方式配置，形成将透过分离膜后的流体引导到透过侧出口端面的流路(即透过侧流路)。
透过侧流路件42在减小透过侧流路的流动阻力、并且即使在加压过滤下也抑制分离膜向透过流体流路的陷入、稳定地形成流路这一点上，透过侧流路件42的横截面积比优选的是0.3～0.75，更优选的是0.4～0.6。
作为透过侧流路件42，例如可以举出在以往的特里科经编织物、减小了纤维的单位面积重量(目付量)的纬编织物、无纺布那样的多孔性片上配置有突起物的片，或将膜或无纺布凹凸加工成的凹凸加工片。通过将具有特定的横截面积比的透过侧流路件42配置在本发明的分离膜元件，能够更加减小透过侧流路的流动阻力。
如果透过侧流路件42的厚度过大，则每个分离膜元件的有效膜面积变小。另一方面，如果透过侧流路件42的厚度过小，则透过侧流路的压力损失变大。因此，透过侧流路件42的厚度优选的是0.05～0.50mm，更优选的是0.10～0.40mm。
透过侧流路件42的原材料为了可以更容易地卷绕成螺旋状，其压缩弹性率优选的是0.1～5.0GPa。作为压缩弹性率为0.1～5.0GPa的原材料，例如可以举出聚酯、聚乙烯或聚丙烯。
(3)供给侧流路件
供给侧流路件41与分离膜叶片51成对，构成分离膜体5。供给侧流路件41以夹在相邻的分离膜叶片51的分离膜3的供给侧的面之间的方式配置，形成将供给流体101向分离膜3供给的流路(即供给侧流路)。供给侧流路件41为了抑制供给流体101的浓差极化，优选的是成为使供给流体101的流动紊乱那样的形状。
供给侧流路件41既可以是在膜或网或有空隙的片上设置有凸状物那样的具有连续形状的部件，或者也可以是相对于分离膜呈现比0大且小于1的投影面积比的具有不连续形状的部件。此外，供给侧流路件41既可以能够与成对的分离膜叶片的分离膜分离，也可以固接于分离膜。另外，供给侧流路件41的原材料没有被特别限定，既可以是与分离膜相同的原材料也可以是不同的原材料。
在供给侧流路中，稳定地形成流路也是重要的，但由于穿过的流体相比透过侧流路为大量，所以减小压力损失也是重要的。因此，供给侧流路件41相对于分离膜的空隙率优选的是0.6～0.97，更优选的是0.7～0.95，进一步优选的是0.8～0.93。供给侧流路的空隙率是切出某个面积的流路件并测量其重量、用下式计算的。
(供给侧流路的空隙率(％))＝1－(供给侧流路件重量(g))/(供给侧流路件面积(mm2))/(供给侧流路件厚度(mm))/(供给侧流路件原材料的密度(g/mm3))。
如果供给侧流路件41的厚度过大，则每个分离膜元件的有效膜面积变小。另一方面，如果供给侧流路件41的厚度过小，则供给侧流路的压力损失变大，分离性能、透过性能下降。因此，供给侧流路件41的厚度优选的是0.08～2.0mm，更优选的是0.20～1.00mm。
在供给侧流路件41是网的情况下，网由多根线构成。多根线在交点相互交叉，交点部分厚度变为最大。构成网的线的直径既可以在线的长度方向上为一定，也可以在长度方向上一样地增加或减少，也可以是将增加和减少反复那样的形态。
构成网的线的材质只要是能够维持作为供给侧流路件41的刚性并且不将分离膜表面弄伤的材质即可，没有被特别限定，既可以是与分离膜相同的原材料也可以是不同的原材料，优选的是使用聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、乙烯—醋酸乙烯共聚体、聚酯、聚氨酯、热固化性弹性体等。
此外，如后述那样，在本发明的分离膜元件11的一形态中，作为分离膜体5而优选的是具有至少两种分离膜体，具体而言具有第1分离膜体和第2分离膜体。在第1分离膜体中使用的供给侧流路件和在第2分离膜体中使用的供给侧流路件其原材料、尺寸等既可以相同也可以不同。
另外，在第1分离膜体和第2分离膜体中，由于流动的朝向、流量、供给的流体的性质不同，所以在使分离膜元件性能提高这一点，优选的是分别适合的供给侧流路件。具体而言，由于第1分离膜体其供给流体的流速比第2分离膜体高，所以为了更加降低压力损失，优选的是在第2分离膜体中使用相比在第1分离膜体中使用的流路件提高了空隙率的流路件。此外，第2分离膜体由于其供给流体的流速比第1分离膜体慢，所以优选的是使用在低流速下也能得到紊流效果那样的流路件。
(4)分离膜体
在本发明中，由分离膜3和透过侧流路件42形成分离膜叶片51，分离膜叶片51与供给侧流路件41一起形成分离膜体5。分离膜体5以分离膜叶片51夹着供给侧流路件41而与其他分离膜叶片51的分离膜3的供给侧的面对置的方式配置。此外，分离膜叶片51其分离膜3以透过侧的面相面对的方式配置，在其透过侧的面之间配置透过侧流路件42而构成。构成分离膜叶片的分离膜既可以使用2片分离膜使各个分离膜的透过侧的面对置而配置，也可以将1片分离膜折回以使透过侧的面对置。由透过侧流路件42划成的分离膜的透过侧的面之间的间隙(透过侧流路)其透过侧的面之间仅在卷绕方向内侧的一边被开放、在其他三边被封闭，以使透过流体102流到有孔中心管2。
在本发明的分离膜元件中，根据供给侧流路件的差异，优选的是至少具备第1分离膜体和第2分离膜体。
<第1分离膜体>
第1分离膜体具有图3及图4所示那样的分离膜叶片51，也被称作逆L型分离膜体。
在第1分离膜体的分离膜叶片51中，将供给流体101或中间流体104被向分离膜叶片51供给的端面称作流入端面54，将浓缩流体103被排出的外周端部称作排出部56。
在第1分离膜体中，分离膜叶片51的与流入端面54相反侧的端面被供给侧封闭部件71完全封闭。在流入端面54中，流路开口率优选的是5％～100％，排出部56的流路开口率优选的是5％～100％。
流入端面54及排出部56的开口部的位置及开口率的更优选的范围取决于分离膜体5的有孔中心管2的长度方向的长度W。在长度W较短的情况下，具体而言在小于0.6m的情况下，如图3及图4所示，流入端面54的流路开口率优选的是从卷绕方向的内侧连续地为10％～40％，排出部56的开口率优选的是40％～100％。排出部56的开口既可以从与流入端面54相反侧在有孔中心管2的长度方向上连续，也可以间歇地开口。在间歇地开口的情况下，优选的是以越靠流入端面54侧的部分则每单位长度的开口比例越变小的方式进行闭口。通过这样进行闭口，能够使供给流体101均匀地流动，所以是优选的。
在长度W较长的情况下，具体而言在为0.6m以上的情况下，如图5所示，流入端面54的流路开口率优选的是50％～100％，排出部56的开口率优选的是从与流入端面54相反侧在有孔中心管2的长度方向上连续地为10％～40％。流入端面54的开口部既可以从与排出部56相反侧在有孔中心管2的长度方向上连续，也可以间歇地开口。在间歇地开口的情况下，优选的是以越靠排出部56侧的部分则每单位长度的开口比例越变小的方式进行闭口。通过这样进行闭口，能够使供给流体101更均匀地流动，所以是优选的。但是，在图5所示那样的构造的情况下，由于供给流体101的流速增加效果不大，所以优选的是如后述那样作为第1分离膜体和第2分离膜体混合存在的分离膜元件使用。
在第1分离膜体的分离膜叶片51的内周端部、即分离膜的与供给侧流路件相接侧的距有孔中心管较近的端部完全被封闭，通过将分离膜折叠或用粘接剂等密封，能够将流路封闭。
第1分离膜体的分离膜叶片51的一端面及另一端面的流路闭口可以在卷绕前将端面用供给侧封闭部件71密封、或在卷绕后将端面用供给侧封闭部件71密封、或将具有密封部分的帽或防伸缩板嵌入到端面来闭口。由于供给侧封闭部件71其处置较容易，所以优选的是使用聚氨酯类粘接剂或环氧类粘接剂。
<第2分离膜体>
第2分离膜体是具有与第1分离膜体不同的结构的分离膜体。所谓“结构不同”，是指构成分离膜体的分离膜、透过侧流路件及供给侧流路件中的至少一个原材料、尺寸、供给侧流路的封闭部分等与第1分离膜体不同。其中，优选的是供给侧流路件彼此具有不同的形状或不同的厚度。
在本发明中，具有有图2所示那样的展开图的分离膜叶片52的分离膜体是第2分离膜体，也被称作I型分离膜体。
在第2分离膜体的分离膜叶片52中，将供给流体101被向分离膜叶片52供给的端面称作流入端面54，将中间流体104被排出的端面称作排出端面55。
在本发明的分离膜元件中，在第2分离膜体中分离膜叶片52的排出端面55的流路开口率优选的是5％～100％。当排出端面55的流路开口率为90％以上时，如图2所示，供给流体与有孔中心管的长度方向平行地流动，能够减小供给流体101的流路的压力损失，并且能够将膜面整体有效利用，所以能够增大透过流体量。如果排出端面55的流路开口率变得比90％小，则供给流体101的流路在排出端面55上变窄，从而特别在以高回收率运转的情况下也能够将供给流体101的膜面线速度保持得较大，能够抑制浓差极化。因而，优选的是依照本发明的分离膜元件整体中的目标性能而适当设计排出端面55的流路开口率。
在排出端面55的流路开口率比90％小的情况下，如果将与有孔中心管2的长度方向垂直的方向设为卷绕方向，则流路开口部也可以从卷绕方向的最外周部到内周连续地开口，也可以从最内周部到外周连续地开口，也可以在卷绕方向上间歇地开口。
在卷绕方向上间歇地开口的情况下，开口部一处的长度优选的是1～100mm，更优选的是3～10mm。此外，闭口部一处的长度优选的是1～100mm。更优选的是3～10mm。
开口部一处的长度从卷绕方向的内侧朝向外侧既可以是一定的，也可以以逐渐变宽的方式变动，也可以以逐渐变窄的方式变动。此外，闭口部一处的长度既可以从卷绕方向的内侧朝向外侧是一定的也可以变动。在卷绕方向上间歇地开口的情况下，流路开口率优选的是20％～90％。
流入端面54的流路开口率优选的是10％～100％。如果流入端面54的流路开口率为90％以上，则能够减小供给流体101的流路的压力损失，并且能够有效利用膜面整体，所以能够增大透过流体量。如果流路开口率变得比90％小，则特别在高回收率运转的情况下能够增大供给流体101的膜面线速度，能够抑制浓差极化。
流入端面54的流路开口部也可以从卷绕方向的最外周部到内周连续地开口，也可以在卷绕方向上间歇地开口。
在卷绕方向上间歇地开口的情况下，开口部一处的长度优选的是1～100mm，更优选的是3～10mm。此外，闭口部一处的长度优选的是1～100mm，更优选的是3～10mm。在卷绕方向上间歇地开口的情况下，流路开口率优选的是20％～90％。
在排出端面55的流路开口部从卷绕方向的最内周部到外周连续地开口的情况下，流入端面54的流路开口部优选的是从卷绕方向的最外周部到内周连续地开口。通过设为这样的开口部，能够有效利用膜面整体，所以是优选的。此外，在这样的开口部的情况下，排出端面55的开口率优选的是设为5％～50％，流入端面54的开口率优选的是设为10％～50％。通过设为这样的开口率，使得供给流体101从外周部向内周部以曲柄(crank)状流动，能够提高供给流体的流速，所以特别在使用担心膜面的结垢(fouling)那样的流体的情况下，这样的开口率是优选的。
同样，在排出端面55的流路开口部从卷绕方向的最外周部到内周连续地开口的情况下，流入端面54的流路开口部优选的是从卷绕方向的最内周部到外周连续地开口。通过做成这样的开口部，能够将膜面整体有效利用，所以是优选的。此外，在这样的开口部的情况下，排出端面55的开口率优选的是设为5％～50％，流入端面54的开口率优选的是设为10％～50％。通过设为这样的开口率，使得供给流体101从内周部向外周部以曲柄状流动，能够提高供给流体的流速，所以特别在使用担心膜面的结垢那样的流体的情况下，这样的开口率是优选的。
此外，由于排出端面55与流入端面54相比流量变少，所以在流入端面54和排出端面55的流路开口率中，优选的是排出端面55的流路开口率比流入端面54低。
另外，在第2分离膜体中，分离膜叶片52的内周端部及外周端部被完全闭口。分离膜体的内周端部及外周端部通过将分离膜折叠或用供给侧封闭部件71密封而流路被闭口，在将内周部折叠的情况下可以通过将外周端部用供给侧封闭部件71密封、在将外周端部折叠的情况下可以通过将内周端部用供给侧封闭部件71密封来闭口。此外，通过将内周端部及外周端部都用供给侧封闭部件71密封，也能够将流路闭口。供给侧封闭部件71为了容易处置，优选的是使用聚氨酯类粘接剂或环氧类粘接剂。
<分离膜体的长度的比(L/W)>
分离膜体的有孔中心管的长度方向的长度W(以下也单称作“长度W”)较短为小于0.6m，在如图3及图4那样，第1分离膜体的分离膜叶片51的流入端面54的流路开口率从卷绕方向的内侧连续地为10％～40％、流出端面的开口率为40％～100％的情况下，分离膜体的与有孔中心管的长度方向正交的方向的长度L(以下也单称作“长度L”)越大，在同回收率、同供给压力的条件下流体穿过第1分离膜体时的流速越增加，所以在浓差极化抑制的方面是优选的。
另一方面，长度L越小，第1分离膜体的分离膜叶片51的供给侧及第2分离膜体的分离膜叶片52的透过侧的压力损失越变小，以透过流体量的观点看是优选的。此外，长度W越大，在同回收率、同供给压力的条件下流体穿过第2分离膜体时的流速越增加。另一方面，长度W相对于长度L越小，越能够更均匀地使供给流体101在第1分离膜体流动。
从两者的平衡看，为了在高回收率运转时也维持分离膜元件性能，分离膜体的长度L相对于长度W的比率L/W优选的是2.5以上8以下。更优选的是4以上6以下。
(5)分离膜元件
<逆L型分离膜元件>
在本发明的分离膜元件的一个形态中，优选的是多个分离膜体全部由第1分离膜体构成。第1分离膜体优选的是包括图3所示那样的形态的分离膜叶片51，将仅包括第1分离膜体的分离膜元件称作逆L型分离膜元件。在图8及图9中表示将逆L型分离膜元件封入在后述的压力容器(81、82)的分离膜模块8。逆L型元件将供给流体101从分离膜体5的供给侧的面彼此的有孔中心管2的长度方向的有开口部的一端面供给。浓缩流体103从分离膜体5的供给侧的面彼此的外周端部向后述的外周部流路9行进，经过该外周部流路9被从一端面排出。
在逆L型分离膜元件的情况下，相对于图1所示那样的以往的I型分离膜元件的浓缩流体流速倍率，在使用相同的流路件且浓缩流体流量相等的情况下，成为{以往的I型分离膜体的卷绕方向的长度(等于长度L)}/{第1分离膜体的供给侧的面的外周部的开口长度}。在第1分离膜体的分离膜叶片51的供给侧的面的外周部的开口率为100％的情况下，流速倍率成为与上述的L/W相同。例如，在使用L/W＝5.0的分离膜体的逆L型元件的情况下，浓缩流体流速倍率成为5.0。
<I型－逆L型分离膜元件>
在本发明的分离膜元件的一个形态中，优选的是多个分离膜体包括第1分离膜体和第2分离膜体。优选的是在一个分离膜元件中混合存在图4所示那样的分离膜叶片51和图2所示那样的分离膜叶片52。例如，可以举出准备两个具有分离膜叶片51的第1分离膜体、三个具有分离膜叶片52的第2分离膜体，将这五个同时卷绕在有孔中心管2的周围的分离膜元件等。将混合存在第1分离膜体和第2分离膜体的分离膜元件称作I型－逆L型分离膜元件。
在图10及图11中表示将I型－逆L型分离膜元件封入在后述的压力容器(81、82)的分离膜模块8。在混合存在第1分离膜体和第2分离膜体的情况下，将供给流体101从第2分离膜体的分离膜叶片52的一端面供给，将中间流体104向第2分离膜体的分离膜叶片52的另一端面排出。被排出的中间流体104借助后述的U形转弯用帽61或被封入的压力容器(81、82)等而U形转弯，被向第1分离膜体的分离膜叶片51的一端面供给，从分离膜叶片51的外周端部排出浓缩流体103。即，由第2分离膜体得到的浓缩流体103成为第1分离膜体的供给流体101(中间流体104)。因而，与向卷绕体供给的流体的总流量相比，向各分离膜体供给的流体的流量的和变大。通过做成这样的构造，即使在作为分离膜元件整体以高回收率进行运转时，也能够降低各分离膜体5的回收率。因此，即使进行高回收率运转，也能够抑制分离膜元件的性能下降。
在图12(a)及图12(b)中表示供给流体在分离膜元件的卷绕体的端面进行U形转弯时使用的U形转弯用的帽61的一例。U形转弯用的帽61被嵌入在卷绕体53的端部，确保用来将从第2分离膜体的分离膜叶片52排出的中间流体向第1分离膜体的分离膜叶片51供给的流路。U形转弯用帽61的形状没有被特别限定。
U形转弯用帽61的材质只要能够形成为规定的形状且具有能够进行中间流体的密封的强度即可，没有被特别限定，但在成型的容易性和强度、成本的方面优选的是使用树脂。在这些方面，作为树脂的原材料，优选的是使用ABS、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯。另外，也可以将U形转弯用帽61与流路闭口用的端板一体化。
第1分离膜体和第2分离膜体的数量的比率没有被限定，但如果第1分离膜体的比率较高，则第2分离膜体中的回收率变低，能够将向第1分离膜体的分离膜叶片51供给的流体的阻止物质的浓度抑制为较低。另一方面，如果第1分离膜体的比率较低，则向一个第1分离膜体的分离膜叶片51供给的流量变多，所以分离膜叶片51的排出部56附近的浓差极化的抑制效果变大，但压力损失上升。压力损失也取决于被供给的流体种类、流量，但如果压力损失成为过大，则担心透过流体量的下降，进而流体的短路(short pass)的可能性变高。可以依照这些来适当决定第1分离膜体和第2分离膜体的比例。
在I型－逆L型分离膜元件的情况下，相对于图1所示那样的以往的I型分离膜元件的浓缩流体流速倍率，在使用相同的流路件且浓缩流体流量相等的情况下，成为浓缩流体流速倍率＝(全部的分离膜体的长度L的合计)/(全部的第1分离膜体的排出部的开口部长度的合计)。在第1分离膜体的排出部56的开口率为100％的情况下，“全部的第1分离膜体的排出部的开口部长度的合计”成为与“全部的第1分离膜体的长度W的合计”相等。例如，在具备L＝0.79m、W＝0.22m、排出部56的开口率为100％的分离膜叶片的第1分离膜体是两个，第2分离膜体是三个的情况下，成为浓缩流体流速倍率＝(0.79×5)/(0.22×2)＝9.0。
(6)外周部流路
在不具备外周部流路的以往的分离膜模块的情况下，如图13所示，因高压力损失而成为低压的浓缩流体103被从分离膜元件的外周部排出，所以分离膜元件内部成为高压，外部成为低压，分离膜元件膨胀，发生分离膜体的粘接面的断裂、泄漏的可能性变高。
另一方面，本发明的分离膜元件如图7的剖视图所示，在卷绕体53与非透过性部件92之间具备由外周部流路件91划成的外周部流路9。外周部流路9承担将从分离膜体的供给侧的面的外周端部排出的浓缩流体103向有孔中心管2的长度方向的一端面引导的作用。
在使用图8及图10所示那样的将供给流体101从圆筒状的压力容器的单面供给，将浓缩流体103、透过流体102从相反侧的面排出的标准型压力容器81的情况下，通过将作为使得供给流体101和浓缩流体103不混合的密封件的盐水密封件84设置在图8及图10所示那样的位置，能够将分离膜元件11与压力容器81的间隙的空间保持为与供给流体101同等。
此外，在使用图9及图11所示那样的在圆筒状的压力容器的单面集中了流体出入口的集中型压力容器82的情况下，需要外周部流路延伸到后述的流路帽83或与其类似的浓缩水流路。通过设为这样的结构，分离膜元件与压力容器82的间隙的空间能够保持与供给流体101相同的压力。由于通过使用本结构能够将分离膜元件11的外部保持为高压，所以成为从外周部将分离膜元件11压紧的形式，能够防止分离膜元件11的膨胀，能够防止分离膜3的粘接面的短路、从粘接面的泄漏。
形成外周部流路9的外周部流路件91既可以使用与供给侧流路件41同样的结构，也可以使用与透过侧流路件42同样的结构，但为了在某种程度减小压力损失的同时将厚度减薄来确保膜面积，优选的是使用网流路件。外周部流路件91的厚度及空隙率根据浓缩流体种类、浓缩流体量、分离膜元件直径、分离膜元件长而适当决定。
在逆L型分离膜元件的情况下，关于外周部流路件91和第1分离膜体的供给侧流路件，如果比较使25℃的水以0.1m/s通过时的标准压力损失，则优选的是外周部流路件的标准压力损失较大。在逆L型分离膜元件的情况下，由于将浓缩流体向第1分离膜体的与供给端面相反侧的端面排出，所以外周部流路的标准压力损失与第1分离膜体的供给侧流路件的标准压力损失相比相对较大时，第1分离膜体内的偏流被抑制，分离膜元件的透过性能提高。
另外，向流路件的通水速度用下式计算。
(通水速度(m/s))＝(每1秒的通水量(m3/s))/(流路件的流路截面积(m2))。
流路件的流路截面积用下式计算。
(流路截面积(m2))＝(流路件的厚度(m))×(流路件的宽度(m))×(流路件的空隙率(％))×(流路件片数)。
在I型－逆L型分离膜元件的情况下，关于外周部流路件91和第1分离膜体的供给侧流路件，如果比较使25℃的水以0.1m/s通过时的标准压力损失，则优选的是外周部流路件的标准压力损失小。在I型－逆L型分离膜元件的情况下，由于将浓缩流体向第1分离膜体的与供给端面相同的端面排出，所以外周部流路的标准压力损失与第1分离膜体的供给侧流路件的标准压力损失相比相对较小时，第1分离膜体内的偏流被抑制，分离膜元件的透过性能提高。
将外周部流路9覆盖的非透过性部件92需要不使流体透过或者流体透过速度非常慢。此外，需要具有能够卷绕于卷绕体53的操作性。因为以上这样的观点，优选的是使用膜。在外周部流路件91的端部等发生阶差的部分，为了使非透过性部件92密接而优选的是使用拥有伸缩性的膜。另一方面，在不发生阶差的部分中，为了抑制由压力差造成的非透过性部件92向流路的陷入，优选的是使用伸缩性比阶差部少的膜。
另外，外周部流路件91只要延伸到后述的与端面连接的流路帽83内或装接于浓缩流体排出端面附近的盐水密封件84的浓缩流体侧，就能得到本发明的效果。因此，将外周部流路9延伸到流路帽83内或盐水密封件84的浓缩流体侧的状态定义为流路延伸到端面的状态。
此外，从外周部流路的脏污附着减少的观点，优选的是外周部流路的排出端处的浓缩流体的流速比从第1分离膜体的供给侧流路件将浓缩流体排出的情况下的流速大。由于排出端处的流速根据浓缩流体量和流路截面积计算，所以即优选的是，外周部流路的排出端的流路截面积比第1分离膜体的供给侧流路件的排出端的流路截面积的合计小。
(7)分离膜模块
将把本发明的分离膜元件插入于压力容器的结构称作分离膜模块。
在图8及图10所示那样的使用标准型压力容器81的情况下，通过如前述那样将盐水密封件84设置在图8及图10所示那样的位置，分离膜元件11外部被保持为高压，能够发挥本发明的效果。
此外，在将本发明的分离膜元件11插入于图9及图11所示那样的流体出入口被集中在圆筒型长度方向的单侧的集中型压力容器82的情况下，也可以具备将从分离膜元件11排出的浓缩流体103及透过流体102向集中型压力容器82的浓缩流体排出口及透过流体回收口引导的流路帽83。虽然没有图示，但通过将压力容器82做成内侧的管较短的双层管那样的构造，也能够将流路帽省略。在具备流路帽的情况下，外周部流路9设置为将浓缩流体103引导到流路帽83内。在没有设置流路帽的情况下，外周部流路9设置为将浓缩流体103引导到双层管的内侧的管。通过在使用集中型压力容器82的分离膜模块中做成这样的形态，供给流体101经过集中型压力容器82的内侧和分离膜元件11的外周部的外侧被从集中型压力容器82的与流体出入口所在的一侧相反侧的端面供给到分离膜元件11。通过做成这样的形态，分离膜元件11外部被保持为高压，能够发挥本发明的效果。
压力容器(81、82)的原材料只要拥有能承受压力那样的结实程度即可，没有被特别限定。关于流路帽83的原材料也没有被特别限定。
(8)水处理系统
本发明的分离膜元件能够与向它们供给流体的泵、对其流体进行前处理的装置等组合而构成流体分离装置，例如能够应用于RO净水器、盐水淡水化用水处理系统、海水淡水化用水处理系统。本发明的分离膜元件既可以在一个容器(vessel)内仅装填一个元件，也可以在一个容器内以串联连接的方式装填7个左右的多个分离膜元件。此外，在将多个分离膜元件串联连接的情况下，也可以以多个分离膜元件中的某些个数的量连接本发明的分离膜元件。
实施例
以下，借助实施例进一步详细地说明本发明，但本发明完全不受这些实施例限定。
(初期造水量及造水量下降率)
作为供给流体而使用自来水，在运转开始前将浓缩水阀打开，供给侧压力为0.3MPa，浓缩侧压力及浓缩水流量变迁，实施30分钟的冲洗运转。接着，在运转压力0.55MPa、温度25℃的条件下运转60分钟后，进行1分钟的透过水的采样，测量初期造水量(L/min)。然后，同样地测量进行300小时运转后的造水量，根据下述式子计算造水量下降率。
造水量下降率(％)＝100×{1－(300小时运转后的造水量)/(初期造水量)}。
(回收率)
在初期造水量的测量中，将在1分钟供给的供给水量与透过水量的比率设为回收率。
(除去率(TDS除去率))
对于初期造水量的测量中的供1分钟的采样的供给水及采样的透过水，通过导电率测量而分别测量总溶解固体成分(以下称作“TDS”)的浓度(mg/L)，根据下述式子，计算TDS除去率。
TDS除去率(％)＝100×{1－(透过水中的TDS浓度/供给水中的TDS浓度)}。
(实施例1)
在由聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维形成的无纺布(线径：1分特，厚度：约0.09mm，密度：0.80g/cm3)上将聚砜的15.2质量％N－二甲基甲酰胺溶液以180μm的厚度在室温(25℃)下铸造，立即浸渍到纯水中并放置5分钟，在80℃的温水中浸渍1分钟，由此制作出由纤维加强聚砜支承层构成的多孔性支承层(厚度：0.13mm)。
将多孔性支承层在m－苯二胺(m-Phenylenediamine)的3.8质量％水溶液中浸渍2分钟后，在垂直方向上缓缓地拉起，从空气喷嘴喷吹氮而从多孔性支承层表面去除掉多余的水溶液。然后，在多孔性支承层的表面涂敷均苯三甲酰氯的0.175质量％n－癸烷溶液以使该表面完全浸湿，静置1分钟，再垂直地保持1分钟，去除液体。然后，用90℃的热水清洗2分钟，得到分离膜。
将这样得到的分离膜裁断为5片，以使得在以内周端部成为折痕的方式以供给侧为内侧而折叠时长度L成为0.79m、长度W成为0.22m，将网(厚度：0.3mm，间距：1.5mm×1.5mm，空隙率0.87，标准压力损失33kPa/m)作为供给侧流路件，以网构成线的倾斜角度相对于卷绕方向成为45°的方式配置。
以5片分离膜体中的3片成为第2分离膜体、2片成为第1分离膜体的方式，在供给侧流路涂敷粘接剂。具体而言，第1分离膜体从卷绕方向的外侧到内侧连续地涂敷粘接剂，以使分离膜叶片的一端面的开口率成为20％、另一端面成为开口率0％，由于将分离膜折叠，所以内周端部的开口率成为0％，外周端部的开口率成为100％。第2分离膜体其分离膜叶片的两端面的开口率为100％，由于将分离膜折叠，所以内周端部的开口率为0％，外周端部的开口率通过涂敷粘接剂而成为0％。
透过侧流路件使用装填有狭缝宽度0.5mm、间距0.9mm的梳形填隙片的敷料器，通过一边将支承辊温度调节为20℃，一边以在做成分离膜元件的情况下从卷绕方向的内侧端部到外侧端部相对于有孔中心管的长度方向垂直的方式以直线状，将由高结晶性PP(MFR1000g/10分钟，熔点161℃)60质量％和低结晶性α－烯烃类聚合物(出光兴产株式会社制；低立体规则性聚丙烯“L－MODU·S400”(商品名))40质量％构成的组成物颗粒以树脂温度205℃、行进速度10m/min直线状地涂敷到无纺布上而制作。无纺布是厚度0.07mm、单位面积重量为35g/m2、压纹花样(φ1mm的圆形、间距5mm的格状)。
将制作出的透过侧流路件裁断，配置到分离膜的透过侧的面，以内周端部开口的方式，对透过侧流路涂敷粘接剂。将其以螺旋状卷绕到ABS(丙烯腈－丁二烯－苯乙烯)制的有孔中心管(长度：300mm，直径：18mm，孔数10个×直线状1列)后，在呈螺旋状的分离膜元件的外周面，卷缠具有浓缩流体排出口的穿孔膜。浓缩流体排出口在膜的中央部的宽度180mm的部位，在宽度方向上设置有4处、在高度方向上设置有4处宽度30mm、高度10mm的孔。
在粘接剂的固化后，进行所覆盖的卷绕体的两端的边缘切割，为了防止流体的短路，在两端面的外周附近涂敷粘接剂。进而，在第1分离膜体的开口部所在一侧的端面，装接图12所示那样的U形转弯用帽61。然后，将外周面的膜仅保留两端面附近而剥离，做成外周部流路件以使外周部流路延伸到有孔中心管的透过水回收口侧的端面，将网(厚度：0.5mm，间距：3mm×3mm，空隙率0.88，标准压力损失11kPa/m)卷缠。进而，在其外周部作为非透过性部件而卷缠膜，制作出分离膜元件。
在分离膜元件的有孔中心管的透过水回收口侧装接图8所示那样的流路帽，将该分离膜元件插入于在圆筒型长度方向的单侧集中有流体出入口的压力容器，制作出图11所示那样的分离膜模块。
以回收率90％评价各性能，结果是表1那样。
[表1]
(实施例2及3)
除了将第1分离膜体及第2分离膜体的数量设为表1那样以外，与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表1那样。
(实施例4及5)
除了将分离膜体的数量及分离膜的大小设为表1那样，与其匹配而将流路件的大小变更以外，与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表1那样。
(实施例6)
除了在分离膜元件的外周部的浓缩流体排出端面侧装接盐水密封件，做成在压力容器的圆筒型长度方向的单端面设置有供给流体供给口、在相反侧的端面设置有浓缩流体排出口的标准型的压力容器的以外，与实施例1同样，制作出图10所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表1那样。
(实施例7及8)
与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
除了将回收率设为表1那样以外，在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表1那样。
(实施例9)
除了将分离膜体的数量、分离膜的大小、供给侧流路件尺寸、元件外径、外周部流路件尺寸及第1分离膜体的分离膜叶片的开口率设为表1那样，将有孔中心管变更为长度：1050mm、直径28mm、孔数40个×直线状2列，将穿孔膜变更为在膜的中央部的宽度900mm的部位在宽度方向上设置16处宽度30mm、高度10mm的孔的结构，在分离膜元件的浓缩流体排出端面侧装接盐水密封件，将压力容器设为标准型以外，与实施例1同样，制作出图10所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表1那样。
(实施例10)
除了将第1分离膜体的供给侧流路件的间距、空隙率变更为表1那样以外，与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表1那样。
(实施例11)
除了将五个分离膜体的全部做成第1分离膜体、省略了U形转弯用的帽的装接以外，与实施例1同样，制作出图9所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表2那样。
[表2]
(实施例12)
除了在分离膜元件的浓缩流体排出端面侧的外周部装接盐水密封件、将压力容器做成标准型以外，与实施例11同样，制作出图8所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表2那样。
(实施例13)
除了将第1分离膜体的分离膜叶片的供给端面开口率设为表2那样以外，与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表2那样。
(实施例14)
除了将第2分离膜体的分离膜叶片的供给端面及排出端面开口率设为表2那样以外，与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表2那样。
(实施例15及16)
除了将第1分离膜体的分离膜叶片的供给端面开口率设为表2那样以外，与实施例11同样，制作出图9所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表2那样。
(实施例17)
除了将第1分离膜体的分离膜叶片的排出部的开口率设为表2那样以外，与实施例11同样，制作出图9所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表2那样。
(实施例18及19)
除了将第1分离膜体的分离膜叶片的供给端面开口率设为表2那样以外，与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表2那样。
(实施例20)
除了将第1分离膜体的分离膜叶片的排出部的开口率设为表2那样以外，与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表2那样。
(实施例21及22)
除了将分离膜的长度W设为表3那样，与其匹配而将各部件尺寸增大以外，与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表3那样。
[表3]
(实施例23及24)
除了将分离膜的长度W设为表3那样、与其匹配而将各部件尺寸增大以外，与实施例11同样，制作出图9所示那样的分离膜模块。
在与实施例11同条件下评价各性能，结果是表3那样。
(实施例25)
除了对外周部流路件的排出部涂敷粘接剂、将排出部的流路截面积设为实施例1的一半的0.5cm2以外，与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表3那样。
(实施例26)
除了作为外周部流路件而使用表3所示的结构以外，与实施例1同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表3那样。
(实施例27)
除了作为外周部流路件而使用表3所示的结构以外，与实施例11同样，制作出图11所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表3那样。
(比较例1)
以使在实施例1中得到的五个分离膜体中的全部的分离膜体成为图2所示那样的第2分离膜体的方式，对分离膜叶片的供给侧流路涂敷粘接剂。第2分离膜体其分离膜叶片的两端面的开口率为100％，由于将分离膜折叠，所以内周端部的开口率为0％，外周端部的开口率通过涂敷粘接剂而成为0％。
将与实施例1同样的流路件配置在供给侧及透过侧，以螺旋状卷绕在与实施例1同样的有孔中心管后，在成为螺旋状的分离膜元件的外周面卷缠膜。在粘接剂的固化后，进行所覆盖的卷绕体的两端的边缘切割，制作出分离膜元件。这里制作出的分离膜元件是一般的被称作I型的分离膜元件，浓缩流体被从元件的有孔中心管的长度方向的端面排出，所以不使用外周部流路。在有孔中心管的透过水回收口侧装接使浓缩流体流动的流路帽，向流体出入口被集中在圆筒型长度方向的单侧的压力容器插入，制作出图14所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表3那样。
(比较例2)
除了不设置外周部流路以外，与实施例1同样，制作出分离膜元件。在所得到的分离膜元件的距流体供给端面较近的外周部设置盐水密封件，封入于标准型的压力容器，制作出图13所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表3那样。
(比较例3)
除了将第1分离膜的分离膜叶片的开口端面配置在与实施例1相反侧的端面、将U形转弯用帽也配置在与实施例1相反侧的端面、没有设置外周部流路以外，与实施例1同样，制作出分离膜元件。
在有孔中心管的与透过水回收口相反侧装接用来使供给流体流动的流路帽，向流体出入口被集中在圆筒型长度方向的单侧的压力容器插入，制作出图15所示那样的分离膜模块。
在与实施例1同条件下评价各性能，结果是表3那样。
在比较例2及3中，是从外周部将浓缩水排出的构造，但由于没有使用外周部流路，所以在作用有冲洗等负荷时元件膨胀，特别是由于外周部附近的粘接面剥离，所以可以想到会发生供给流体的短路。由于因短路而实际的回收率上升到测量的回收率以上，所以除去率变差，进而在运转中发生膜面水垢，所以可以想到造水量下降率也变高。
使用特定的形态详细地说明了本发明，但对于本领域技术人员而言，显然能够不脱离本发明的意图和范围而进行各种各样的变更及变形。另外，本申请基于2020年3月27日提出申请的日本专利申请(日本特愿2020－057216)及2020年7月30日提出申请的中国专利申请(202010748227.X)，通过引用而援用其整体。
附图标记说明
1分离膜元件(I型)
11分离膜元件(本发明)
2有孔中心管
21孔
3分离膜
31分离膜的供给侧的面
41供给侧流路件
42透过侧流路件
5分离膜体
51分离膜叶片(第1分离膜体的分离膜叶片)
52分离膜叶片(第2分离膜体的分离膜叶片)
53卷绕体
54流入端面
55排出端面
56排出部
6防伸缩端板
61U形转弯用帽
71供给侧封闭部件
72透过侧封闭部件
8分离膜模块
81标准型压力容器
82集中型压力容器
83流路帽
84盐水密封件
85供给流体供给口
86浓缩流体排出口
87透过流体回收口
9外周部流路
91外周部流路件
92非透过性部件
101供给流体
102透过流体
103浓缩流体
104中间流体。
Claims (13)
1.一种分离膜元件，具备包括有孔中心管和卷绕在该有孔中心管的周围的多个分离膜体而形成的卷绕体，其特征在于，
对于前述分离膜元件，将供给流体从前述有孔中心管的长度方向的一端面供给；
前述分离膜体具有分离膜叶片和供给侧流路件，所述分离膜叶片具有分离膜及透过侧流路件，所述分离膜具有供给侧的面和透过侧的面；
前述分离膜叶片其前述分离膜以前述透过侧的面相面对的方式配置，并且在前述透过侧的面之间设置有前述透过侧流路件；
前述供给侧流路件设置在相邻的分离膜叶片的前述供给侧的面之间；
前述多个分离膜体中的至少一个，是前述分离膜的供给侧的面在相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向上的外周端部具有浓缩流体的排出部的第1分离膜体；
前述分离膜元件的外周部被非透过性部件覆盖；
在前述非透过性部件与前述卷绕体之间，设置有将从前述排出部排出的流体向前述有孔中心管的长度方向的另一端面引导的外周部流路。
2.如权利要求1所述的分离膜元件，其特征在于，
前述多个分离膜体全部由前述第1分离膜体构成；
前述第1分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面被开口5％以上，另一端面被闭口，相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的前述外周端部被开口5％以上。
3.如权利要求1所述的分离膜元件，其特征在于，
前述多个分离膜体全部由前述第1分离膜体构成；
前述第1分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面被开口10％～40％，另一端面被闭口，相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的前述外周端部被开口40％以上。
4.如权利要求2所述的分离膜元件，其特征在于，
如果对于形成前述外周部流路的外周部流路件及在前述第1分离膜体中使用的前述供给侧流路件，比较使25℃的水以0.1m/s通过时的标准压力损失，则前述外周部流路件的标准压力损失大。
5.如权利要求1所述的分离膜元件，其特征在于，
前述卷绕体具备前述第1分离膜体以及与前述第1分离膜体不同的第2分离膜体；
前述第1分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面被开口5％以上，另一端面被闭口，相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的前述外周端部被开口5％以上；
前述第2分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面及另一端面被开口5％以上，与前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的内周及外周端部被闭口。
6.如权利要求1所述的分离膜元件，其特征在于，
前述卷绕体具备前述第1分离膜体以及与前述第1分离膜体不同的第2分离膜体；
前述第1分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面被开口10％～40％，另一端面被闭口，相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的前述外周端部被开口40％以上；
前述第2分离膜体其分离膜的供给侧的面的前述有孔中心管的长度方向的一端面及另一端面被开口90％以上，与前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的内周及外周端部被闭口。
7.如权利要求5所述的分离膜元件，其特征在于，
对于形成前述外周部流路的外周部流路件及在前述第1分离膜体中使用的前述供给侧流路件，如果比较使25℃的水以0.1m/s通过时的标准压力损失，则前述外周部流路件的标准压力损失小。
8.如权利要求5所述的分离膜元件，其特征在于，
在前述卷绕体的前述第1分离膜体被开口的一侧的一端面，设置有U形转弯用帽，所述U形转弯用帽具备将从前述第2分离膜体排出的中间流体向前述第1分离膜体的开口端面引导的流路。
9.如权利要求5所述的分离膜元件，其特征在于，
前述第1分离膜体的前述供给侧流路件和前述第2分离膜体的前述供给侧流路件具有不同的形状或厚度。
10.如权利要求1～9中任一项所述的分离膜元件，其特征在于，
前述分离膜体的前述有孔中心管的长度方向的宽度W与相对于前述有孔中心管的长度方向垂直的方向的长度L的比即L/W为2.5以上8以下。
11.如权利要求1～9中任一项所述的分离膜元件，其特征在于，
前述外周部流路的排出端的流路截面积比前述第1分离膜体的供给侧流路件的排出端的流路截面积的合计小。
12.一种分离膜模块，其特征在于，
具有：
权利要求1～11中任一项所述的分离膜元件；
圆筒型的压力容器，供给流体供给口、浓缩流体排出口及透过流体回收口被集中在长度方向的单侧；以及
流路帽，与前述分离膜元件的前述有孔中心管的长度方向的一端面连接，将从前述分离膜元件排出的浓缩流体及透过流体向前述压力容器的前述浓缩流体排出口及前述透过流体回收口引导。
13.一种分离膜模块，其特征在于，
具有：
权利要求1～11中任一项所述的分离膜元件；
圆筒型的压力容器，在长度方向的单端面设置有供给流体供给口，在相反侧的端面设置有浓缩流体排出口；以及
盐水密封件，设置在前述分离膜元件的前述有孔中心管的长度方向的浓缩流体排出端面侧的外周面。
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