JPWO2013005826A1 - 分離膜、分離膜エレメント、および分離膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

分離膜は、少なくとも基材および分離機能層を有する分離膜本体と、前記分離膜本体とは異なる組成を有し、前記分離膜本体の前記基材側の面に固着された流路材と、を備え、前記流路材は、第１方向に不連続かつ第２方向において前記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ている。

Description

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。

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及び分離性能によって使い分けられている。

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流体を供給し、他方の面から透過流体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流体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。

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、原流体を分離膜表面へ供給する供給側流路材、原流体に含まれる成分を分離する分離膜、及び分離膜を透過し供給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、原流体に圧力を付与することができるので、透過流体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。

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、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、供給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、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を備える分離膜である。また、透過側流路材としては、分離膜の落ち込みを防き、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。

近年、造水コストの低減への要求の高まりから、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流体量の増大のために、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。

具体的には、特許文献１では、透過側流路材として、凹凸賦形されたシート状物を備えるエレメントが提案されている。特許文献２では、凹凸を有する多孔性支持体と分離活性層とを備えるシート状分離膜を備えることで、ネットなどの供給側流路材やトリコットなどの透過側流路材を必要としないエレメントが提案されている。

特開２００６−２４７４５３号公報 特開２０１０−９９５９０号公報

しかし、上記した分離膜エレメントは、性能向上、特に長期間にわたり運転を行った際の安定性能の点では、十分とは言えない。

そこで、本発明は、特に高い圧力をかけて分離膜エレメントを運転した時の分離除去性能を安定化させることのできる分離膜および分離膜エレメントを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の分離膜は、少なくとも基材および分離機能層を有する分離膜本体と、前記分離膜本体とは異なる組成を有し、第１方向に不連続かつ第２方向において前記分離膜本体の一端から他端まで連続状に、分離膜透過側に固着されている異素材と、を含む。

この分離膜は、分離膜エレメントに適用可能である。この分離膜エレメントは、集水管と、前記第１方向が前記集水管の長手方向に沿うように配置され、かつ前記集水管の周囲に巻回されている分離膜とを備える。

本発明によって、高効率かつ安定した透過側流路を形成することができ、分離成分の除去性能と高い透過性能を有する高性能、高効率の分離膜エレメントを得ることができる。

分離膜リーフの一形態を示す分解斜視図である。 分離膜の長さ方向（第２方向）において連続的に設けられた流路材を備える分離膜を示す平面図である。 分離膜の長さ方向（第２方向）において不連続的に設けられた流路材を備える分離膜を示す平面図である。 図２および図３の分離膜の断面図である。 分離膜エレメントの一形態を示す展開斜視図である。 分離膜の横面模式図である。 分離膜本体の概略構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の一形態について、詳細に説明する。

〔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。分離膜は、分離膜本体と、分離膜本体上に配置された流路材とを備える。

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と透過側の流路材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。

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、原流体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。

流路材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。

図中にｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の方向軸を示す。ｘ軸を第１方向、ｙ軸を第２方向と称することがある。図１等に示すように、分離膜本体２は長方形であり、第１方向および第２方向は、分離膜本体２の外縁に平行である。第１方向を幅方向と称し、第２方向を長さ方向と称することがある。

（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。

＜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。

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長さ方向に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。

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。

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。

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。

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、原流体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。

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。

また、分離機能層は、Ｓｉ元素などを有する有機−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）、（Ｂ）：
（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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

基材の厚みは、基材と多孔性支持層との厚みの合計が、３０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内、または５０μｍ以上２５０μｍ以下の範囲内となる程度に設定されることが好ましい。

（１−３）透過側流路材
＜概要＞
分離膜本体の透過側の面には、透過側流路を形成するように流路材が設けられる。「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、流路材が形成されていることを意味する。流路材の構成の詳細は以下のとおりである。

＜流路材の構成成分＞
流路材３は、分離膜本体２とは異なる素材で形成されることが好ましい。異なる素材とは、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、流路材３の組成は、分離膜本体２のうち、流路材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。

流路材を構成する成分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共重合ポリオレフィンなどが好ましく、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、均一な形状の流路材を形成することができる。

＜流路材形状および配置＞
＜＜概要＞＞
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。

これに対して、本発明の構成の例として、図１等に示す流路材３は、互いに重ならないように配置されている。よって、本実施形態の流路材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、本実施形態の流路材３が適用された場合、流路材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。

また、各図に示した形態では、不連続な複数の流路材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、複数の流路材が、間隔を置いて設けられている状態である。つまり、１枚の分離膜中の流路材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流路材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。

不連続な複数の流路材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、流路材３は第１方向においてのみ不連続に形成されおり、図３では第１方向および第２方向のいずれにおいても不連続に形成されている。

分離膜は、分離膜エレメントにおいて、第２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、第１方向が集水管６の長手方向に平行であり、第２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。

流路材３は、第１方向において不連続に設けられると共に、第２方向においては、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、流路材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る。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。

流路材が「第２方向において連続する」とは、図２のように流路材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、流路材が途切れる箇所はあるが、流路材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、第２方向における流路材の間隔ｅ（つまり流路材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、第２方向において並ぶ一列の流路材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。

図２のように流路材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。

図３では、流路材３は、第１方向だけでなく第２方向においても不連続に設けられている。つまり、流路材３は、長さ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、流路材３が第２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流路材３が設けられることで、流路材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、流路材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。

上述したように、図２では、流路材３が、第１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では第１方向において流路材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。

流路材が「分離膜本体の一端から他端まで設けられている」とは、流路材が分離膜本体２の縁まで設けられている形態と、縁近傍において流路材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。つまり、流路材は、透過側の流路を形成できる程度に、第２方向に渡って分布していればよく、分離膜本体において、流路材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接着部分には、流路材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、流路材が配置されない領域が設けられていてもよい。

第１方向においても、流路材３は、分離膜本体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、第２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接着部分には、流路材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、流路材が配置されない領域が設けられていてもよい。

＜＜分離膜本体および流路材の寸法＞＞
図２〜図４に示すように、ａ〜ｆは下記値を指す。

ａ：分離膜本体２の長さ
ｂ：分離膜本体２の幅方向における流路材３の間隔
ｃ：流路材の高さ（流路材３と分離膜本体２の透過側の面２２との高低差）
ｄ：流路材３の幅
ｅ：分離膜本体２の長さ方向における上記流路材の間隔
ｆ：流路材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。

（分離膜本体の長さａ）
長さａは、第２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。

（第１方向での流路材間隔ｂ）
第１方向における流路材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つの流路材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、第２方向に垂直な断面において、流路材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つの流路材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、流路材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。

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。

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。

（流路材の高さｃ）
高さｃとは、流路材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、第２方向に垂直な断面における、流路材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箇所以上の流路材３について高さを測定し、平均して得られる値である。流路材の高さｃは、同一の平面内における流路材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流路材の断面の観察によって得られてもよい。

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。

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。

また、隣り合う２つの流路材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つの流路材の高低差は、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。

同様の理由から、分離膜に設けられた全ての流路材の最大高低差は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。

（流路材の幅ｄ）
流路材３の幅ｄは、次のように測定される。まず、第１方向に垂直な１つの断面において、１つの流路材３の最大幅と最小幅の平均値を算出する。つまり、図４に示すような上部が細く下部が太い流路材３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箇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ｄを算出することができる。

流路材３の幅ｄは好ましくは０．２ｍｍ以上または０．３ｍｍ以上である。幅ｄが０．２ｍｍ以上であることで、分離膜エレメントの運転時に流路材３に圧力がかかっても、流路材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ｄは、好ましくは２ｍｍ以下または１．５ｍｍ以下である。幅ｄが２ｍｍ以下であることで、透過側の流路を十分確保することができる。

流路材の幅が第２方向での流路材間隔ｂよりも広いことで、流路材にかかる圧力を分散することができる。

流路材３は、その長さがその幅よりも大きくなるように形成されている。このように長い流路材３は「壁状物」とも称される。

（第２方向での流路材間隔ｅ）
第２方向における流路材３の間隔ｅは、第２方向において隣り合う流路材３間の最短距離である。図２に示すように、流路材３が第２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、流路材３が第２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。

（流路材の長さｆ）
流路材３の長さｆは、分離膜本体２の長さ方向（つまり第２方向）における流路材３の長さである。長さｆは、１枚の分離膜１内で、３０個以上の流路材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。流路材の長さｆは、分離膜本体の長さａ以下であればよい。流路材の長さｆが分離膜本体の長さａと同等のときは、流路材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。

（寸法ａ−ｆの関係）
上述したように、本実施形態の流路材は、従来のトリコットのような連続形状を有する流路材に比べて圧力損失を小さくすることができる。言い換えると、本実施形態の技術によると、圧力損失が同等であっても、従来技術よりもリーフ長を大きくすることができる。リーフ長を大きくすることができると、リーフ数を低減することができる。

寸法ａ−ｆが以下の数式を満たすように設定されることで、リーフ数を特に低減することができる。
ｉ）ａ^２ｆ^２（ｂ＋ｃ）^２（ｂ＋ｄ）×１０^−６／ｂ^３ｃ^３（ｅ＋ｆ）^２≦１４００かつ
ｉｉ）８５０≦ａ≦７０００かつ
ｉｉｉ）ｂ≦２かつ
ｉｖ）ｃ≦０．５かつ
ｖ）０．１５≦ｄｆ／（ｂ＋ｄ）（ｅ＋ｆ）≦０．８５
このように、透過側に流路材を所定の形態で設けることで、従来のトリコットのような連続形状を有する流路材に比べて圧力損失が小さくなるので、リーフ長を長くすることができる。よって、１個の分離膜エレメント当たりのリーフ数を低減しても、分離性能に優れる分離膜エレメントを提供することができる。

なお、上記の数式において、長さの単位はｍｍが採用されうる。

（形状）
流路材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、流路材の形状は、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。

流路材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、流路材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、流路材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。

流路材は、上部ほど幅が小さくなるように形成されていてもよいし、逆に上部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。

ただし、加圧ろ過時の流路材潰れが著しくない範囲であれば、流路材の断面において、その上辺が丸みを帯びていても良い。

流路材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流路材の形状を調整することができる。

また、流路材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、流路材は破線状であってもよい。

また、流路材の分離膜の平面方向における形状が直線状である場合、隣り合う流路材は、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、流路材が分離膜上で交差しないこと、隣り合う２つの流路材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。

また、流路材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。流路材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。

流路を安定して形成するには、分離膜エレメントにおいて分離膜本体が加圧されたときの分離膜本体の落ち込みを抑制できることが好ましい。そのためには、分離膜本体と流路材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流路材の面積（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、流路の断面積が広いことが好ましい。流路の断面とは、流路の長手方向に対して垂直な分離膜本体と流路材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、流路の断面形状は凹レンズ状であることが好ましい。また、流路材３は、巻回方向に垂直な方向での断面形状において、幅に変化のない直柱状であってもよい。また、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。

流路材の形状は、図１−図３に示す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流路材を配置する場合は、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、流路材の形状を自由に調整することができる。

図１−図３では、流路材３の平面形状は、長さ方向において直線状である。ただし、流路材３は、分離膜本体２の表面に対して凸であり、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であれば、他の形状に変更可能である。すなわち、流路材の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つの分離膜に含まれる複数の流路材が、幅および長さの少なくとも一方が互いに異なるように形成されていてもよい。

（投影面積比）
分離膜の透過側の面に対する流路材の投影面積比は、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流路材の投影面積を、切り出し面積（２５ｃｍ^２）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。

（欠点率）
分離膜を透過した水は透過側流路５を通過して集水管６に集められる。分離膜において、集水管から遠い領域、つまり巻回方向外側の端部近傍の領域（図５における右側端部に近い領域）を透過した水は、集水管６に向かう間に、巻回方向においてより内側の領域を透過した水と合流し、集水管６へ向かう。よって、透過側流路においては、集水管６から遠い方が、存在する水量が少ない。

そのため、巻回方向外側の端部近傍の領域において、透過側流路材が存在せず、その領域での流動抵抗が高くなっても、エレメント全体の造水量に与える影響は軽微である。同様の理由で、巻回方向外側の端部近傍の領域において、流路材の形成精度が低く、流路材を形成する樹脂が第１方向において連続して塗布されていても、エレメントとしての造水量に与える影響は小さい。この領域において、分離膜本体の面方向（ｘ−ｙ平面）において、隙間無く塗布されている場合も同様である。

よって、分離膜本体２の巻回方向外側端部に設けられた領域であって、透過側流路材が形成されていないか、透過側流路材が第１方向に連続するように設けられている（第１方向において間隔をおかずに、透過側流路材が設けられている）領域をＲ３とすると、領域Ｒ３の長さＬ３が、分離膜リーフ全体の長さＬ１（上述の“ａ”に相当する。）に対して占める割合は、０％であってもよいし、３０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがさらに好ましく、３％以下であることが特に好ましい。この割合を欠点率と称する。欠点率は、図６では、（Ｌ３／Ｌ１）×１００で表される。

図６では、領域Ｒ３には流路材が設けられていないので、Ｌ３は、分離膜本体２の巻回方向外側の端部から透過側流路材３の巻回方向外側の端部までの距離を表す。

〔２．分離膜エレメント〕
（２−１）概要
図４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。

（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、長さ方向が巻回方向に沿うように配置される。

よって、壁状物である流路材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。

「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。

上述したように、流路材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、流路材が設けられていなくてもよい。

＜膜リーフおよび封筒状膜＞
図１に示すように、分離膜は、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、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。

さらに、２枚の膜リーフ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、封筒状膜を形成する。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。透過水はこの封筒状膜によって供給水から隔離される。

封止としては、接着剤またはホットメルトなどにより接着されている形態、加熱またはレーザなどにより融着されている形態、およびゴム製シートが挟みこまれている形態が挙げられる。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。

また、分離膜の供給側の面において、巻回方向における内側端部は、折りたたみ又は封止により閉じられている。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。折り目近傍での撓みの発生が抑制されることで、巻囲したときに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。

こうしてリークの発生が抑制されることで、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（air leak 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。

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たりして空隙が存在すると、空気がその空隙を移動してしまう。その結果、分離膜の供給側へ空気が移動し、分離膜エレメントの端部（供給側）から水中に空気が到達する。このようにエアリークを気泡の発生として確認することができる。

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。

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透過側流路材が設けられていればよいので、透過側流路材を備える分離膜と、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、透過側流路材を備えない分離膜（たとえば分離膜本体と同じ構成を備える膜）を含む。

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。

（２−３）透過側流路
上述したように、分離膜１には透過側流路材３を備えている。透過側流路材３によって、封筒状膜の内側、つまり向かい合う分離膜の透過側の面の間には、透過側流路が形成される。

（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。

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。

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。

（凹凸加工）
また、分離膜供給側に供給側流路材を配置するに代わり、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法で分離膜の供給側に高低差を付与することができる。

エンボス成形法としては、例えばロールエンボス加工などが挙げられ、これを実施する際の圧力や処理温度は、分離膜の融点に応じて適宜決定することができる。例えば分離膜がエポキシ樹脂を含む多孔性支持層を有する場合では、線圧１０ｋｇ／ｃｍ以上６０ｋｇ／ｃｍ以下であることが好ましく、加熱温度４０℃以上１５０℃以下が好ましい。また、ポリスルホン等の耐熱性樹脂を含む多孔性支持層を有する場合、線圧１０ｋｇ／ｃｍ以上７０ｋｇ／ｃｍ以下であることが好ましくロール加熱温度７０℃以上１６０℃以下が好ましい。ロールエンボス加工ならばいずれの場合も巻き取り速度１ｍ／分以上２０ｍ／分以下が好ましい。

エンボス加工を施す場合、ロールの柄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、かつ分離膜エレメントに流体を供給、透過させた際の流路を安定化させることが重要である。これらの点で、表面上部から観察した形では、楕円、円、長円、台形、三角形、長方形、正方形、平行四辺形、菱形、不定形があり、立体的には表面上部からの形をそのまま表面方向に賦形したもの、広がる形で賦形したもの、狭める形で賦形したものが用いられる。

エンボス加工によって付与できる分離膜の供給側表面の高低差は、分離特性や水透過性能が要求される条件を満足するように加圧熱処理条件を変更することで自由に調整することができる。しかしながら、分離膜の供給側表面の高低差が深すぎると流動抵抗が小さくなるが、エレメント化した場合にベッセルに充填できる膜リーフ数が少なくなる。高低差が小さいと流路の流動抵抗が大きくなり、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、分離膜においては、分離膜の供給側表面の高低差は、好ましくは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。

分離膜の供給側表面の高低差は、上述した分離膜透過側の高低差の場合と同手法で求めることができる。

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以下である。

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。

エンボス加工によって凸となる部分の投影面積比は、供給側流路材の場合と同様の理由から、０．０３以上０．５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。

分離膜の面における、「高低差」とは、異素材で形成された流路材が配置されている場合は分離膜本体の表面と流路材の頂点との高低差（つまり流路材の高さ）であり、分離膜本体が凹凸加工されている場合は、凹部と凸部との高低差である。

（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。

〔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。

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。

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。

（３−２）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、不連続な流路材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、流路材は、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。

流路材を配置する方法は、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、流路材の配置には、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。

流路材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。

（３−３）供給側流路の形成
供給側流路材が、分離膜本体と異なる素材で形成された不連続な部材である場合、供給側流路材の形成には、透過側流路材の形成と同じ方法およびタイミングを適用することができる。

また、分離膜本体との異素材で供給側流路材を形成するのではなく、エンボス成形、水圧成形、カレンダ加工といった方法で分離膜の供給側に高低差を付与することもできる。

エンボス成形法としては、例えばロールエンボス加工などが挙げられ、これを実施する際の圧力や処理温度は、分離膜の融点に応じて適宜決定することができる。例えば分離膜がエポキシ樹脂を含む多孔性支持層を有する場合では、線圧１０ｋｇ／ｃｍ以上６０ｋｇ／ｃｍ以下であることが好ましく、加熱温度４０℃以上１５０℃以下が好ましい。また、ポリスルホン等の耐熱性樹脂を含む多孔性支持層を有する場合、線圧１０ｋｇ／ｃｍ以上７０ｋｇ／ｃｍ以下であることが好ましくロール加熱温度７０℃以上１６０℃以下が好ましい。ロールエンボス加工ならばいずれの場合も巻き取り速度１ｍ／分以上２０ｍ／分以下が好ましい。

エンボス加工を施す場合、ロールの柄の形状は特に限定されないが、流路の圧力損失を少なくし、かつ分離膜エレメントに流体を供給、透過させた際の流路を安定化させることが重要である。これらの点で、表面上部から観察した形では、楕円、円、長円、台形、三角形、長方形、正方形、平行四辺形、菱形、不定形等が採用される。また、立体的には高さの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、高さによらず同じ幅で形成されていてもよい。

エンボス加工によって付与できる分離膜の供給側表面の高低差は、分離特性や水透過性能が要求される条件を満足するように加圧熱処理条件を変更することで自由に調整することができる。

なお、以上に述べたように、供給側流路の形成が、供給側流路材を分離膜本体に固着することで行われる場合、または膜を凹凸加工することで行われる場合は、これら供給側流路の形成工程が分離膜の製造方法における一工程と見なされてもよい。

供給側流路がネット等の連続的に形成された部材である場合は、分離膜本体に透過側流路材が配置されることで分離膜が製造された後、この分離膜と供給側流路材とを重ね合わせればよい。

（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。

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。

「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。

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。

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長さ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。

（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、長さ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。

封筒状膜の形成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。接着剤粘度が高すぎる場合には、積層したリーフを集水管に巻囲するときに、しわが発生し易くなる。しわは、分離膜エレメントの性能を損なうことがある。逆に、接着剤粘度が低すぎる場合には、リーフの端部から接着剤が流出して装置を汚すことがある。また、接着すべき部分以外に接着剤が付着すると、分離膜エレメントの性能が損なわれると共に、流出した接着剤の処理作業により作業効率が著しく低下する。

接着剤の塗布量は、リーフを集水管に巻囲した後に、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、分離膜が確実に接着されるので、原流体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。

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を、イソシアネート：ポリオール＝１：１〜１：５の割合で混合したものが好ましい。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）で測定したものである。

（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。

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。

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、エレメント巻囲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。

集水管にトリコットを巻回しておくと、エレメント巻囲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。

（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。

〔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。

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、例えば供給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。

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。供給水温度は、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、供給水のｐＨが中性領域にある場合、供給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。

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、供給水としては、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。

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。

（分離膜透過側の高低差）
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。

（透過側流路材のピッチおよび間隔）
走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００）（日立製作所製）を用いて３０個の任意の流路材断面を５００倍で写真撮影し、分離膜の透過側における流路材の頂点から、隣の流路材の頂点までの水平距離を２００箇所について測定し、その平均値をピッチとして算出した。

また、間隔ｂについては、ピッチを測定した写真において、上述の方法で測定した。

（流路材の投影面積比）
流路材と共に分離膜を５ｃｍ×５ｃｍで切り出し、レーザ顕微鏡（倍率１０〜５００倍の中から選択）を用い、ステージを移動させて、該流路材の全投影面積を測定した。該流路材を分離膜透過側または供給側から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を投影面積比とした。

（造水量）
分離膜または分離膜エレメントについて、供給水として濃度５００ｍｇ／ＬかつｐＨ６．５の食塩水を用いて、運転圧力２．５ＭＰａ、運転温度２５℃、回収率１５％の条件下で１００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、分離膜の単位面積あたり、かつ１日あたりの透水量（立方メートル）を、造水量（ｍ^３／日）として表した。

（脱塩率（ＴＤＳ除去率））
造水量の測造水量の測定における１０分間の運転で用いた供給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。
ＴＤＳ除去率（％）＝１００×｛１−（透過水中のＴＤＳ濃度／供給水中のＴＤＳ濃度）｝。

（欠点率）
全ての壁状物に対して膜リーフ長Ｌ１と、膜リーフ長に対して集水管から遠方の端部から壁状物が存在しない距離または一面に塗布されている距離Ｌ３を測定し、欠点率（％）＝Ｌ３／Ｌ１×１００の式に基づいて算出した上で、１個の壁状物当たりの平均値を求めた。以下、得られた平均値を「欠点率」と表記する。

（経時変化率）
運転開始から１時間後と５００時間後との造水量の変化率であり、１００−（５００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に近いほど造水量の変動が小さい分離膜エレメントとなる。

（実施例１）
ポリエチレンテレフタレート繊維からなる抄紙法で得られた不織布（糸径：１デシテックス、厚み：９０μｍ、通気度：０．９ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ）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分間放置して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）ロールを作製した。
その後、多孔性支持層ロールを巻き出し、ポリスルホン表面に、ｍ−ＰＤＡの１．８重量％、ε−カプロラクタム４．５重量％水溶液中を塗布し、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後、トリメシン酸クロリド０．０６重量％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除去し、８０℃の熱水で洗浄し、エアブローで液切りして分離膜ロールを得た。

次いで、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、エチレン酢酸ビニル系ホットメルト７０１Ａ（ＴＥＸ ＹＥＡＲ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＩＮＣ．製）を樹脂温度１２５℃、走行速度３ｍ／ｍｉｎで直線状に塗布して、高さ０．２６ｍｍ、流路材幅０．５ｍｍ、集水管長手方向と成す角度９０°、第１方向における流路材間隔０．４ｍｍ、ピッチ０．９ｍｍ、投影面積比０．５５、欠点率０％の流路材を分離膜の全体に固着させた。

なお、隣り合う流路材の高低差は３０μｍ以下だった。

該分離膜を４３ｃｍ^２に切り取り、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、１．０３ｍ^３／ｍ^２／ｄａｙおよび９８．３％であった。

実施例並びに比較例の条件および評価結果を表１−表４に示す。

（実施例２）
実施例１で得た分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が３７．０ｍ^２となるように折り畳み断裁加工し、ネット（厚み：０．７ｍｍ、ピッチ：５ｍｍ×５ｍｍ、繊維径：３５０μｍ、投影面積比：０．１３）を供給側流路材として幅９００ｍｍかつリーフ長８００ｍｍで２６枚のリーフを作製した。

こうして得られたリーフを、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、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。

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、３５．８ｍ^３／ｄａｙおよび９８．２％であり、経時変化率は４．６％だった。

（実施例３）
図３のように、第２方向において途切れた壁状物として流路材を形成した以外は、全て実施例１と同様にして、分離膜ロールを作製した。第２方向における流路材の間隔（図３における”ｅ”）は、０．３ｍｍであり、第２方向における間隙の数は１０個であった。続いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３６．０ｍ^３／ｄａｙおよび９８．０％、経時変化率は４．７％だった。

（実施例４）
図３のように、第２方向において途切れた壁状物として流路材を形成した以外は、全て実施例１と同様にして、分離膜ロールを作製した。第２方向における流路材の間隔（図３における”ｅ”）は、１ｍｍであり、第２方向における間隙の数は１０個であった。続いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３６．７ｍ^３／ｄａｙおよび９８．２％、経時変化率は９７．１％だった。

（実施例５）
欠点率１２％である以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製した。続いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３６．１ｍ^３／ｄａｙおよび９７．５％、経時変化率は４．９％だった。

（実施例６）
欠点率２５％である以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製した。続いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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２８．９ｍ^３／ｄａｙおよび９８．２％、経時変化率は４．６％だった。

（実施例７）
壁状物の第２方向において、膜リーフ１枚あたり０．３ｍｍの途切れが存在し、欠点率１２％である以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製した。続いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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２８．７ｍ^３／ｄａｙおよび９８．２％、経時変化率は４．６％だった。

（実施例８）
集水管長手方向と成す角度８０°に変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製した。続いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３４．７ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は４．６％だった。

（実施例９）
集水管長手方向と成す角度８０°に変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製した。続いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３４．３ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は４．７％だった。

（実施例１０）
集水管長手方向と成す角度６５°に変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製した。続いて、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３４．８ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は４．６％だった。

（実施例１１）
供給側にネットを配置せず、分離膜にエンボス加工（加工温度１３０℃、線圧６０ｋｇｆ／ｃｍ、高さ３５０μm、ピッチ５ｍｍ、投影面積比０．１３）したこと以外は全て実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３６．０ｍ^３／ｄａｙおよび９７．６％、経時変化率は５．９％だった。

（実施例１２）
壁状物の高さを０．３２ｍｍとし、有効膜面積を３６ｍ^２としたこと以外は全て実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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２５．６ｍ^３／ｄａｙおよび９８．４％、経時変化率は４．２％だった。

（実施例１３）
ネットの厚みを０．８５ｍｍとし、有効膜面積を３４ｍ^２としたこと以外は全て実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３２．１ｍ^３／ｄａｙおよび９８．６％、経時変化率は４．６％だった。

（実施例１４）
ネットの厚みを０．９５ｍｍとし、有効膜面積を３１ｍ^２としたこと以外は全て実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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２８．５ｍ^３／ｄａｙおよび９８．７％、経時変化率は４．５％だった。

（実施例１５）
実施例１で得た壁状物を固着した分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が０．５ｍ^２となるように折り畳み断裁加工し、ネット（厚み：５１０μm、ピッチ：２ｍｍ×２ｍｍ、繊維径：２５５μｍ、投影面積比：０．２１）を供給側流路材として幅２００ｍｍで２枚のリーフを作製した。

その後、ＡＢＳ製集水管（幅：３００ｍｍ、外径：１７ｍｍ、孔数８個×直線状２列）に巻き付けながら２枚のリーフをスパイラル状に巻き付けた分離膜エレメントを作製し、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、端板取りつけを行い、２インチエレメントを作製した。

該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０．２４１ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は２．８％だった。

（実施例１６）
壁状物の高さを０．２０ｍｍとし、有効膜面積を０．５１ｍ^２としたこと以外は全て実施例１５と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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０．２５３ｍ^３／ｄａｙおよび９８．４％、経時変化率は２．８％だった。

（実施例１７）
壁状物の高さを０．１１ｍｍとし、有効膜面積を０．５６ｍ^２としたこと以外は全て実施例１５と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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０．２５８ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は２．９％だった。

（実施例１８）
膜リーフ数を１枚（リーフ長１，６００ｍｍ）とし、有効膜面積を０．４９ｍ^２としたこと以外は全て実施例１５と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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０．２４５ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は２．８％だった。

（実施例１９）
実施例１で得た壁状物を固着した分離膜ロールを、分離膜エレメントでの有効面積が０．５ｍ^２となるように折り畳み断裁加工し、ネット（厚み：５１０μm、ピッチ：２ｍｍ×２ｍｍ、繊維径：２５５μｍ、投影面積比：０．２１）を供給側流路材として幅２００ｍｍで６枚のリーフを作製した。

その後、ＡＢＳ製集水管（幅：３００ｍｍ、外径：１７ｍｍ、孔数８個×直線状２列）に巻き付けながら２枚のリーフをスパイラル状に巻き付けた分離膜エレメントを作製し、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、端板取りつけを行い、３インチエレメントを作製した。

該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０．７２１ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は２．８％だった。

（実施例２０）
第１方向における流路材間隔を１．０ｍｍ、ピッチを１．５ｍｍに変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製し、実施例１９と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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０．４４９ｍ^３／ｄａｙおよび９８．１％、経時変化率は２．８％だった。

（実施例２１）
第１方向における流路材間隔を２．０ｍｍ、ピッチを２．５ｍｍに変更したこと以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製し、実施例１９と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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０．２４６ｍ^３／ｄａｙおよび９８．１％、経時変化率は２．８％だった。

（実施例２２）
壁状物の断面形状が半円状（径：０．５ｍｍ）としたこと以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製し、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３５．３ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は４．７％だった。

（実施例２３）
基材をポリエステル長繊維不織布（糸径：１デシテックス、厚み：約９０μｍ、通気度：１．０ｃｃ／ｃｍ^２／ｓｅｃ、多孔性支持層側表層の繊維配向度：４０°、多孔性支持層とは反対側の表層での繊維配向°：２０°）にした以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製し、実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３５．７ｍ^３／ｄａｙおよび９８．４％、経時変化率は４．５％だった。

（実施例２４）
膜リーフ数を２５枚（リーフ長８５０ｍｍ）とし、有効膜面積を３７．４ｍ^２としたこと以外は全て実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３５．９ｍ^３／ｄａｙおよび９８．１％、経時変化率は４．５％だった。

（実施例２５）
膜リーフ数を２２枚（リーフ長９７０ｍｍ）とし、有効膜面積を３７．７ｍ^２としたこと以外は全て実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３５．５ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は４．４％だった。

（実施例２６）
膜リーフ数を１８枚（リーフ長１，１８０ｍｍ）とし、有効膜面積を３８．０ｍ^２としたこと以外は全て実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３５．０ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は４．２％だった。

（実施例２７）
膜リーフ数を１１枚（リーフ長１，９３０ｍｍ）とし、有効膜面積を３８．７ｍ^２としたこと以外は全て実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３４．８ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は４．２％だった。

（比較例１）
透過側に配置する透過側流路材を、連続形状を有するトリコット（厚み：２８０μm、溝幅：４００μm、畦幅：３００μm、溝深さ：１０５μm、ポリエチレンテレフタレート製）を用いたこと以外は全て実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３０．４ｍ^３／ｄａｙおよび９８．２％、経時変化率は４．２％だった。

（比較例２）
透過側にバックアップロールを２０℃に温度調節しながら、エチレン酢酸ビニル系ホットメルト７０１Ａ（ＴＥＸ ＹＥＡＲ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＩＮＣ．製）を、樹脂温度１２５℃、走行速度３ｍ／ｍｉｎで、投影面積比０．３２、千鳥型不連続状に直径０．５ｍｍの真円状、ピッチ１．０ｍｍで彫刻したグラビアロールを用いて塗布し、高さ０．２６ｍｍ、流路材幅０．５ｍｍ、第１方向および第２方向における流路材間隔０．４ｍｍ、ピッチ０．９ｍｍ、投影面積比０．３２の流路材を分離膜の全体に接合させた。以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製し、実施例２と同様にエレメントを作製および評価したところ、造水量および脱塩率はそれぞれ３６．９ｍ^３／ｄａｙおよび９８．０％であり、経時変化率が１９．３％であった。表１に流路材条件およびエレメント性能をまとめて示す。

（比較例３）
透過側にバックアップロールを２０℃に温度調節しながら、エチレン酢酸ビニル系ホットメルト７０１Ａ（ＴＥＸ ＹＥＡＲ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＩＮＣ．製）を、樹脂温度１２５℃、走行速度３ｍ／ｍｉｎで、投影面積比０．３２、千鳥型不連続状に直径０．５ｍｍの真円状、ピッチ１．０ｍｍで彫刻したグラビアロールを用いて塗布し、高さ０．３３ｍｍ、流路材幅０．５ｍｍ、第１方向および第２方向における流路材間隔０．４ｍｍ、ピッチ０．９ｍｍ、投影面積比０．３２の流路材を分離膜の全体に接合させた。以外は全て実施例１と同様に分離膜ロールを作製し、ネット（厚み：１．１ｍm、ピッチ：６ｍｍ×６ｍｍ、繊維径：０．５５ｍｍ、投影面積比：０．２１）としたこと以外は全て実施例２と同様にエレメントを作製および評価したところ、造水量および脱塩率はそれぞれ２７．２ｍ^３／ｄａｙおよび９８．４％であり、経時変化率が１９．０％であった。表１に流路材条件およびエレメント性能をまとめて示す。

（比較例４）
欠点率が４５％であること以外は全て実施例２と同様にエレメントを作製および評価したところ、造水量および脱塩率はそれぞれ１９．５ｍ^３／ｄａｙおよび９８．２％であり、経時変化率が４．５％であった。表１に流路材条件およびエレメント性能をまとめて示す。

（比較例５）
透過側に配置する透過側流路材を、連続形状を有するトリコット（厚み：２８０μm、溝幅：４００μm、畦幅：３００μm、溝深さ：１０５μm、ポリエチレンテレフタレート製）を用いたこと以外は全て実施例１５と同様に分離膜エレメントを作製および評価したところ、造水量および脱塩率はそれぞれ０．２００ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％であり、経時変化率が２．７％であった。表１に流路材条件およびエレメント性能をまとめて示す。

（比較例６）
透過側に配置する透過側流路材を、連続形状を有するトリコット（厚み：２８０μm、溝幅：４００μm、畦幅：３００μm、溝深さ：１０５μm、ポリエチレンテレフタレート製）を用いたこと以外は全て実施例１８と同様に分離膜エレメントを作製および評価したところ、造水量および脱塩率はそれぞれ０．２０２０ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％であり、経時変化率が２．７％であった。表１に流路材条件およびエレメント性能をまとめて示す。

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。

（比較例２４）
膜リーフ数を１０枚（リーフ長２，１２０ｍｍ）とし、有効膜面積を３８．９ｍ^２としたこと以外は全て実施例２と同様に分離膜エレメントを作製した。

該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３０．４ｍ^３／ｄａｙおよび９８．３％、経時変化率は４．２％だった。

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。

１ 分離膜
２ 分離膜本体
２０１ 基材
２０２ 多孔性支持層
２０３ 分離機能層
３ 透過側流路材
４ 分離膜リーフ
５ 透過側流路
５ 流路材
６ 集水管
７ 分離膜
２１ 供給側の面
２２ 透過側の面
７１ 供給側の面
７２ 透過側の面
１００ 分離膜エレメント
ａ 分離膜（リーフ）長さ
ｂ 透過側流路材の幅方向間隔
ｃ 透過側流路材の高低差
ｄ 透過側流路材の幅
ｅ 透過側流路材の長さ方向の間隔
ｆ 透過側流路材の長さ
Ｒ２ 分離膜において巻回方向内側から外側に並んだ透過側流路材の先頭から最後尾までを含む領域
Ｒ３ 分離膜の巻回方向外側端部において透過側流路材が設けられていない領域
Ｌ１ 分離膜全体の長さ
Ｌ２ 領域Ｒ２の長さ
Ｌ３ 領域Ｒ３の長さ

Claims (13)

1. 少なくとも基材および分離機能層を有する分離膜本体と、
   前記分離膜本体とは異なる組成を有し、前記分離膜本体の前記基材側の面に固着された流路材と、
   を備え、
   前記流路材は、第１方向に不連続かつ第２方向において前記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ている、
   を備える分離膜。
2. 前記第２方向における前記流路材の間隔が５ｍｍ以下である
   請求項１記載の分離膜。
3. 前記流路材と、前記分離膜の基材側の面との高低差が、０．０３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である
   請求項１〜２のいずれかに記載の分離膜。
4. 前記第１方向において、隣り合う前記流路材の間隔が０．０５ｍｍ以上５ｍｍ以下である
   請求項１〜３のいずれかに記載の分離膜。
5. 隣り合う前記流路材の高低差が０．１ｍｍ以下である
   請求項１〜４のいずれかに記載の分離膜。
6. １つの前記分離膜に設けられた流路材の高低差の最大値が０．２５ｍｍ以下である
   請求項１〜５のいずれかに記載の分離膜。
7. 前記流路材の長手と集水管の長手方向の成す角度が６０°以上１２０°以下である
   請求項１〜６のいずれかに記載の分離膜。
8. 前記流路材が熱可塑性樹脂で形成されている
   請求項１〜７のいずれかに記載の分離膜。
9. 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１〜８のいずれかに記載の分離膜。
10. 前記長繊維不織布の前記多孔性支持層とは反対側の表層における繊維が、前記多孔性支持層側の表層の繊維よりも縦配向である
    請求項９に記載の分離膜。
11. 前記第２方向における前記分離膜本体の長さａ、前記第１方向における前記流路材の間隔ｂ、前記流路材と前記分離膜本体の透過側の面との高低差ｃ、前記第１方向における前記流路材の幅ｄ、前記第２方向における前記流路材の間隔ｅ、前記第２方向における前記流路材の長さｆが、
    ｉ）ａ^２ｆ^２（ｂ＋ｃ）^２（ｂ＋ｄ）×１０^−６／ｂ^３ｃ^３（ｅ＋ｆ）^２≦１４００、
    ｉｉ）８５０≦ａ≦７０００、
    ｉｉｉ）ｂ≦２、
    ｉｖ）ｃ≦０．５および
    ｖ）０．１５≦ｄｆ／（ｂ＋ｄ）（ｅ＋ｆ）≦０．８５
    を満たす請求項１〜１０のいずれかに記載の分離膜。
12. 集水管と、請求項１〜１１のいずれかに記載の前記分離膜と、を備え、
    前記分離膜は、前記第１方向が前記集水管の長手方向に沿うように配置され、かつ前記集水管の周囲に巻回されている分離膜エレメント。
13. 少なくとも基材および分離機能層を有する分離膜本体を準備する工程、
    前記分離膜本体とは異なる組成を有する材料を、熱によって軟化する工程、
    軟化した前記材料を、前記分離膜本体の基材側の面に、第１方向に不連続かつ第２方向において前記分離膜本体の一端から他端まで連続するように配置することで、透過側流路材を形成する工程、および
    前記材料を固化することで、前記分離膜本体上に前記透過側流路材を固着させる工程
    を含む分離膜の製造方法。

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