分離膜エレメント
【課題】分離膜エレメントの原料コストの軽減や製造工程の簡略化を図ることができる分離膜エレメントを提供する。
【解決手段】シート状分離膜１０の透過側面同士又は供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１を複数積層し、その分離膜ユニット１１の一端部又は両端部を透過側流路又は供給側流路１４の何れか一方が開口するように樹脂封止部材１２で封止してある分離膜エレメント。
【解決手段】シート状分離膜１０の透過側面同士又は供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１を複数積層し、その分離膜ユニット１１の一端部又は両端部を透過側流路又は供給側流路１４の何れか一方が開口するように樹脂封止部材１２で封止してあ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、気体等の成分を分離するシート状分離膜を用いた分離膜エレメントに関し、より詳しくは、シート状分離膜を複数毎積層したクロスフローろ過が可能な分離膜エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体等を分離する分離膜には、その孔径サイズや分離機能の違いにより、種々のタイプが存在するが、分離膜の一方の面に原液を供給し、他方の面から透過液を取り出す点では共通している。
【０００３】
例えば、逆浸透ろ過、限外ろ過などに用いられる流体分離エレメントとしては、供給側流体（原水）を分離膜表面へ導く供給側流路材、供給側流体を分離する分離膜、およ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（透過水）を中心管（集水管）へと導く透過側流路材からなるユニットを有孔の中心管の周りに巻き付けたスパイラル型膜エレメントが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、スパイラル型膜エレメントでは、部材の数が多いため、製造工程が複雑となり、低コスト化に限界があった。
【０００４】
一方、下記の特許文献２に記載のように、多数枚の平膜状の分離膜を間隔をあけて積層固定化する際に、原水側には波形スペーサを介在させ、透過側にはメッシュスペーサを介在させ、各透過室の積層固定化部に透過水取出用開口部を設けた膜エレメントが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３４１号公報
【特許文献２】特開平６−２７７４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の膜エレメントでは、多数枚の平膜状の分離膜を間隔をあけて積層固定化した構造であるため、分離膜の端辺同士を封止する工程が煩雑となり、低コスト化が困難であった。また、原水側に波形スペーサを介在させているため、これが大きな体積を占めるので、単位体積当たりの有効膜面積が小さくなるという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、分離膜エレメントの原料コストの軽減や製造工程の簡略化を図ることができる分離膜エレメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の分離膜エレメントは、シート状分離膜の透過側面同士又は供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニットを複数積層し、その分離膜ユニットの一端部又は両端部を透過側流路又は供給側流路の何れか一方が開口するように樹脂封止部材で封止してあることを特徴とする。
【０００９】
本発明の分離膜エレメントによると、シート状分離膜の透過側面同士又は供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニットを複数積層した構造であるため、分離膜の端辺同士を封止する工程が簡略化できる。また、流路の一方が開口するように樹脂封止部材で封止した簡易な構造であるため、原料コストの軽減や製造工程の簡略化を図ることができる。
【００１０】
上記において、前記樹脂封止部材は、側面視の外形が矩形であり、端面に垂直な周壁を有することが好ましい。樹脂封止部材の側面視の外形が矩形であると、エレメント同士を上下前後左右に配置・連結できるため、ろ過装置内に装填する際の容積効率が良くなる。その際、樹脂封止部材同士を圧接させてシールすることが可能であるため、部品点数が少なく、安価なろ過装置となる。
【００１１】
また、前記シート状分離膜の少なくとも片面には、膜面に沿った流路を形成する凹凸を設けてあり、前記凹凸を設けた面同士が接触した構造であることが好ましい。この構成によると、膜面自体に凹凸を設けて流路を形成しているため、分離膜エレメントを製造する際に流路材（スペーサ）を省略することができるので、分離膜エレメントの原料コストの軽減や製造工程の簡略化、環境負荷の低減を図ることができる。また、単位体積当たりの有効膜面積をより大きくすることができる。
【００１２】
あるいは、前記シート状分離膜の両面には、膜面に沿った流路を形成する凹凸を設けてあり、前記凹凸を設けた面同士が両面において各々接触した構造であることが好ましい。この構成によると、分離膜の両面において流路材（スペーサ）を省略することができるので、分離膜エレメントの原料コストの軽減や製造工程の簡略化、環境負荷の低減をより図ることができる。また、単位体積当たりの有効膜面積をより大きくすることができる。
【００１３】
一方、本発明の分離膜モジュールは、上記いずれかに記載の本発明の分離膜エレメントの複数を、前記樹脂封止部材の周壁同士が隣接するように、函体内に装填してあることを特徴とする。この分離膜モジュールによると、エレメント同士を隣接して複数配置できるため、ろ過装置内に装填する際の容積効率が良くなる。その際、樹脂封止部材同士を圧接させてシールすることが可能であるため、部品点数が少なく、安価なろ過装置となる。
【００１４】
上記において、複数の前記分離膜エレメントが、側面視で縦横に複数ずつ、前記樹脂封止部材の周壁同士が隣接するように、函体内に装填してあることが好ましい。この分離膜モジュールによると、エレメント同士を隣接して縦横に複数ずつ配置するため、ろ過装置内に装填する際の容積効率を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の分離膜エレメントの一例を示す斜視図であり、図２は本発明の分離膜エレメントの一例を模式的に示す側面図であり、図３は、本発明の分離膜エレメントの製造工程を示す工程図である。
【００１６】
（分離膜エレメント）
本発明の分離膜エレメントは、シート状分離膜の透過側面同士又は供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニットを複数積層し、その分離膜ユニットの一端部又は両端部を透過側流路又は供給側流路の何れか一方が開口するように樹脂封止部材で封止してある。
【００１７】
本実施形態では、図１〜図３に示すように、シート状分離膜１０の供給側面１０ａ同士が対向する筒状（封筒状でもよい）の分離膜ユニット１１を複数積層し、その分離膜ユニット１１の両端部を供給側流路１４が開口するように樹脂封止部材１２で封止してある例を示す。但し、本発明の分離膜エレメントは、シート状分離膜１０の透過側面１０ｂ同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１を複数積層し、その分離膜ユニット１１の両端部を透過側流路が開口するように封止したものでもよく、分離膜ユニット１１の一端部のみを封止したものでもよい。
【００１８】
図２に示すように、供給側流路１４が開口する場合、透過側流路に相当する分離膜ユニット１１同士の間隙部分１３は、封止樹脂により封止され、樹脂封止部材１２と一体化されている。
【００１９】
また、本発明の分離膜エレメントは、供給側流路材のみを有するもの、透過側流路材のみを有するもの、供給側流路材および透過側流路材を有するもの、両者を有しないものの何れでもよい。
【００２０】
本実施形態では、図２に示すように、供給側流路材および透過側流路材を有しないものを例示するが、供給側流路材を用いる場合、分離膜ユニット１１の内側の供給側流路１４に供給側流路材が配置される。その場合、供給側流路材が移動しないように、分離膜ユニット１１の内側に部分的に接着しておくことが好ましい。例えば、シート状分離膜１０を２つ折りにして端辺を接着して、筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１を作製する際に、２つ折りにしたシート状分離膜１０に供給側流路材を挟み込んで、供給側流路材の端辺をシート状分離膜１０の端辺と共に接着すればよい。
【００２１】
また、透過側流路材を用いる場合、分離膜ユニット１１の外側の透過側流路に透過側流路材が配置される。その場合、分離膜ユニット１１と透過側流路材とを交互に積層しておき、分離膜ユニット１１の一端部又は両端部を樹脂封止部材１２で封止する際に、透過側流路材を樹脂封止部材１２で固着することができる。例えば、図２に示す例の場合、分離膜ユニット１１同士の間隙部分１３に透過側流路材が介在する状態で、透過側流路材が樹脂封止部材１２と一体化される。
【００２２】
筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１は、１枚のシート状分離膜１０を２つ折りにして、又は２枚のシート状分離膜１０を重ねて、１つ又は両側の端辺又は３辺の端辺を接着剤を用いた接着や熱融着で封止することで作製できる。更に、筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１は、最初から筒状又は封筒状に製造（例えば成型）したものを使用することも可能である。
【００２３】
分離膜ユニット１１の一端部又は両端部を封止する方法としては、樹脂による封止が採用される。封止樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、耐熱性樹脂などが挙げられるが、接着剤の形態で使用することも可能である。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリアミドなどが挙げられる。また、耐熱性樹脂としては、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、芳香族系のポリイミド、ポリアミド、ポリエステルなどが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、または熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。これらの樹脂は、分離膜およびエレメントの用途により適宜選択することが可能である。
【００２４】
樹脂封止部材１２は、側面視の外形が矩形であり、端面に垂直な周壁１２ａを有することが好ましく、側面視における樹脂封止部材１２の端面１２ｂが平坦であることがより好ましい。
【００２５】
透過側流路又は供給側流路の何れか一方を開口させる方法としては、樹脂による封止を行う際に、予め個々の分離膜ユニット１１の一端部又は両端部の先端のみを封止又は接着等により塞いだものを使用し、積層した分離膜ユニット１１の一端部又は両端部の全体を封止して樹脂封止部材１２を注型成形した後に、分離膜ユニット１１の端部を樹脂封止部材１２と共に切断して、開口させる方法が好ましい。
【００２６】
側面視における樹脂封止部材１２の外形のサイズとしては、例えば長辺が１００〜２５００ｍｍ、短辺が５０〜１０００ｍｍ程度である。また、樹脂封止部材１２の周壁１２ａの幅としては、分離膜の有効膜面積を維持しながら、分離膜ユニット１１の封止性を高める観点から、５〜１００ｍｍが好ましく、１０〜５０ｍｍがより好ましい。ここで、周壁１２ａの幅が変化する場合、その平均値を基準とする（以下の他の寸法についても同じ）。
【００２７】
また、シート状分離膜１０の端辺と樹脂封止部材１２の周壁１２ａとの間隔Ｗ１は、エレメント当たりの分離膜の有効膜面積を維持しながら、分離膜ユニット１１の封止性を高める観点から、１〜２０ｍｍが好ましく、３〜１０ｍｍがより好ましい。更に、両端のシート状分離膜１０と樹脂封止部材１２の周壁１２ａとの間隔Ｗ２は、同様の観点から、１〜２０ｍｍが好ましく、３〜１０ｍｍがより好ましい。
【００２８】
分離膜ユニット１１の長さ（即ち分離膜エレメントの長さ）は１００ｍｍから２５００ｍｍが好ましく、２５０〜１０００ｍｍがより好ましい。１００ｍｍより短いとエレメントに充填できる有効膜面積が小さくなり、実用上のろ過性能が発現しなくなる。また、２５００ｍｍを超えるとエレメントの取扱いが難しくなる。
【００２９】
筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１の円周長さは１００ｍｍから５０００ｍｍが好ましく、４００〜２０００ｍｍがより好ましい。１００ｍｍより短いとエレメントに充填できる有効膜面積が小さくなり、実用上のろ過性能が発現しなくなる。また、５０００ｍｍを超えるとエレメントの取扱いが難しくなる。
【００３０】
本実施形態の分離膜エレメントでは、樹脂封止部材１２の端面の一方の開口から原液を供給して、他方の開口から濃縮液を取り出しながら、積層した分離膜ユニット１１の外側に分離された透過液を取り出すことにより、クロスフローによるろ過が可能となる。
【００３１】
また、シート状分離膜１０の透過側面１０ｂ同士が対向する筒状の分離膜ユニット１１を複数積層し、その分離膜ユニット１１の両端部を透過側流路が開口するように封止する場合、積層した分離膜ユニット１１の隙間の一方から原液を供給して、分離膜で分離された透過液を樹脂封止部材１２の端面の開口から取り出しながら、濃縮液を他方から排出することにより、クロスフローによるろ過が可能となる。
【００３２】
また、分離膜ユニット１１の一端部のみを透過側流路又は供給側流路の何れか一方が開口するように封止してある場合、分離膜ユニット１１の他端部は、開口せずに閉塞させて筒状にしてある。これにより、全ろ過型の分離膜エレメントを作製することができる。例えば、供給側面同士が接触した筒状の分離膜ユニット１１を複数積層した平膜型の分離膜エレメントでは、一方の開口から原液を供給して、分離膜で分離された透過液を分離膜ユニット１１の外部に取り出しながら、全ろ過による分離が可能となる。
【００３３】
本発明の分離膜エレメントＥは、図６に示すように、樹脂封止部材１２が当接するように、容器１５内において上下、左右に配置することで、膜モジュールとすることができる。その際、樹脂封止部材１２がある程度弾性を有する樹脂であれば、一定以上の圧力で圧接させるだけで、分離膜エレメントＥ同士の隙間をシールすることができる。また、必要に応じて、樹脂封止部材１２の周壁にシール材（例えばＯリング）を介在させることも可能である。
【００３４】
更に、分離膜エレメントＥの両端部が開口するものであれば、分離膜エレメントＥ同士を直列に連結することも可能である。その場合、樹脂封止部材１２の端面にシール材（例えばＯリング）を介在させて、連結具を用いて分離膜エレメントＥ同士を押圧固定すればよい。
【００３５】
このようにして、本発明の分離膜エレメントＥを用いることで、設備装填時の容積効率を高めることができる。また、分離膜エレメントＥを装填した膜モジュールを直方体にすることができ、これを複数配置する場合を考慮すると、膜モジュールについても容積効率を高めることができる。
【００３６】
（シート状分離膜）
本発明の分離膜エレメントは、両面に凹凸を設けていないものも使用することができるが、透過側面又は供給側面の少なくとも一方に凹凸を設けることも可能である。図４は、その場合におけるシート状分離膜の例を示す透過側から見た平面図であり、図５はシート状分離膜の例を示す縦断面図である。
【００３７】
本発明の分離膜エレメントでは、透過側流路材又は供給側流路材を使用しない場合、図４に示すように、シート状分離膜１０の少なくとも片面には、膜面に沿った流路２を形成する凹凸を設けてあり、凹凸を設けた面同士が接触した構造であることが好ましい。また、透過側流路材及び供給側流路材を使用しない場合、シート状分離膜１０の両面に、膜面に沿った流路を形成する凹凸を設けてあり、前記凹凸を設けた面同士が両面において各々接触した構造であることが好ましい。
【００３８】
シート状分離膜の凹凸は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、透過側面Ｓａ又は供給側面Ｓｂの何れかの片面又は両面に設けられる。図４に示す例では、複数の凸部１を透過側面Ｓａに有し、その凸部１同士の間の凹部２により、膜面に沿った流路が形成されている。
【００３９】
凸部１の形状は、膜面に沿った流路を形成できるものであれば何れでもよく、例えば上面の形状が菱形、平行四辺形、楕円形、長円形、円形、正方形、三角形、その他の多角形のもの等が挙げられる。なかでも、長径Ｄ１／短径Ｄ２の比率を２／１〜４／１とすることが可能な菱形、平行四辺形、楕円形、長円形などが好ましい。
【００４０】
凸部１の上面の長径Ｄ１は０．３〜５．０ｍｍが好ましく、０．５〜３．０ｍｍがより好ましい。上面の短径Ｄ２は０．３〜３．０ｍｍが好ましく、０．５〜１．０ｍｍがより好ましい。
【００４１】
凸部１の配置は、流路を妨げないものであれば何れでもよく、ランダムな配置、凸部１が縦横に配列されたマトリックス状の配置（図４（ａ）、（ｃ）、（ｅ）参照）、凸部１の縦の配列が１列毎に交互になっている千鳥状の配置（図４（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）参照）が挙げられる。なかでも、斜め方向の流路を形成することができ、流路の圧力損失を最も小さくできる観点から、千鳥状の配置が好ましい。
【００４２】
凹部２の面積率は、凸部１の上面を基準とした場合に５５〜７０％であることが好ましい。この面積率は、千鳥状の配置の場合に有効であり、特に、菱形の凸部１を千鳥状に配置する場合（図４（ｆ）参照）に有効である。ここで、凹部２の面積率は、凸部１の上面の面積が占める割合（百分率）を１００％から引いた値である。
【００４３】
本発明では、図５（ａ）に示すように、透過側面Ｓａのみに凸部１を設けてもよく、あるいは供給側面Ｓｂのみに凸部１を設けてもよい。更に、図５（ｂ）に示すように、透過側面Ｓａに凸部１ａを設ける際に、供給側面Ｓｂから凸型を型押しして、供給側面Ｓｂに凹部２ｂが形成されるようにしてもよい。更に、図５（ｃ）に示すように、供給側面Ｓｂから凸型を型押しして透過側面Ｓａに凸部１ａを形成すると同時に、透過側面Ｓａから凸型を型押しして供給側面Ｓｂに凸部１ｂを形成するようにしてもよい。
【００４４】
いずれの場合においても、透過側面Ｓａの凸部１ａの高さＨ１は、０．２〜０．５ｍｍであることが好ましい。また、供給側面Ｓｂの凸部１ｂの高さＨ２は０．４〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
本発明における分離膜は、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、透析膜、ガス分離膜、浸透気化膜、脱気膜など何れでも良いが、供給側の圧力と透過液の流量などの関係から、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜である場合に有効である。これらの分離膜のうち、透過側面と供給側面とが決まっているもの（例えば逆浸透膜等）については、供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニットを作製する場合、筒状又は封筒状の分離膜ユニットの内側に供給側面（活性層側）が配置される。
【００４６】
分離膜の材質としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、耐熱性樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリアミドなどが挙げられる。また、耐熱性樹脂としては、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、芳香族系のポリイミド、ポリアミド、ポリエステルなどが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、または熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。なかでも、原料コストを低減でき、凹凸加工のし易さの観点から、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホンが好ましい。
【００４７】
分離膜の厚みとしては、凹凸を形成して形状保持させる観点から、０．０５〜１．０ｍｍが好ましく、０．１〜０．３ｍｍがより好ましい。なお、分離膜は単一素材あるいは複合素材が使用でき、例えば不織布等の支持体上に形成されているものでもよく、分離活性層が表面に形成されている複合膜でもよい。
【００４８】
本発明において、分離膜に凹凸を形成する方法としては、製膜時に凹凸を形成する方法、製膜後に凹凸を形成する方法、複合膜の場合（例えば複合半透膜等）には支持膜を製膜後に凹凸を形成した後、分離活性層を形成する方法、などが挙げられる。
【００４９】
製膜時に凹凸を形成する方法では、例えば製膜溶液をキャストする基材に凹凸を設ける方法や、両面から基材で挟み込む場合には両面の基材に凹凸を設ける方法が挙げられる。
【００５０】
製膜後に凹凸を形成する方法では、例えば加熱プレス、加圧プレス、連続ラミネート、ロールエンボス加工などが挙げられるが、分離膜の多孔質構造を維持し易くする観点から、ロールエンボス加工を行うのが好ましい。なお、複合膜の場合の場合には、平坦な表面を有する支持膜を用いる場合と同様にして、凹凸形成後に分離活性層を形成することができる。
【００５１】
（分離膜エレメントの製法）
本発明の分離膜エレメントは、例えば次のようにして製造される。まず、図３（ａ）に示すように、筒状の分離膜ユニット１１を準備する。
【００５２】
筒状の分離膜ユニット１１は、最初から筒状に成型したものを使用することも可能であるが、１枚のシート状分離膜１０を２つ折りにして、又は２枚のシート状分離膜１０を重ねて、１つ又は両側の端辺を接着剤を用いた接着や熱融着で封止することで作製できる。
【００５３】
次に、図３（ｂ）に示すように、筒状の分離膜ユニット１１を偏平に変形させ、両端が開口した筒状の分離膜ユニット１１を得る。この際、供給流体の流路確保と撹伴効果を付与するために、分離膜ユニット１１の内側に供給側流路材を挿入して、部分的に固着しても良い。供給側流路材はネット、織物、編み物などが使用でき、その材料は供給流体に応じて任意に選択できる。
【００５４】
次に、図３（ｃ）に示すように、複数の分離膜ユニット１１を所定枚数積層する。積層枚数は例えば２〜５００枚であり、３０〜２５０枚が好ましい。５００枚より多くなるとエレメントが厚く、重たくなるため装填が難しくなる。
【００５５】
この際、透過流体の流路を確保する効果を付与するために、分離膜ユニット１１の間に透過側流路材を挿入しても良い。透過側流路材はネット、織物、編み物などが使用でき、その材料は供給流体に応じて任意に選択できる。
【００５６】
次に、図３（ｄ）に示すように、複数の分離膜ユニット１１の積層物の一端部又は両端部を注型等して分離膜エレメントを得る。その際。分離膜ユニット１１の開口部を開口したまま注型する、あるいは注型により一時開口部を封止した後、注型部に切削等の処理を行い開口する。樹脂を固化する際の条件としては、使用する樹脂に応じて決定することができる。
【００５７】
なお、封筒状の分離膜ユニット１１を用いる場合、複数の分離膜ユニット１１の積層物の一端部を注型等して分離膜エレメントを得ることができる。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【００５９】
実施例１
不織布で補強された逆浸透膜（日東電工（株）製ＥＳ２０）シートを１０００ｍｍ×１０００ｍｍの寸法に切断し、活性層を内側として向かい合う２辺を接着し、長さ１０００ｍｍ×円周１０００ｍｍの円筒状フィルターを得た。これを押しつぶして長さ１０００ｍｍ×５００ｍｍの両端が開口している偏平筒状フィルターを得た。この偏平筒状フィルターの中にポリプロピレン製ネット（厚み０．７ｍｍ×長さ１０００ｍｍｘ幅４８０ｍｍ）を挿入してフィルターユニットを得た。前記フィルターユニットを３０枚とポリエステル製トリコット網物（厚み０．３ｍｍ×長さ１０００ｍｍ×幅５００ｍｍ）３１枚を交互に積み重ね、その両端をウレタン接着剤を用い、深さ４０ｍｍで注型した。注型後、フィルター両端が開口するまで注型接着剤を削り取り、フィルターエレメントを得た。
【００６０】
得られたフィルターエレメントを圧力容器に装填し、流量１００Ｌ／ｍｉｎ、圧力０．７４ＭＰａで５００ｐｐｍＮａＣｌ水溶液を供給し、ろ過水を１３Ｌ／ｍｉｎの流量で得、ろ過水中のＮａＣｌ濃度は５ｐｐｍであった。
【００６１】
実施例２
不織布で補強された限外ろ過膜（日東電工（株）製、ＮＴＵ−３１５０）シートに高さ０．５ｍｍの凹凸加工（凹凸形状はひし形、大きさは１×２ｍｍ）を施し、１０００ｍｍ×１０００ｍｍの寸法に切断し、活性層を内側として向かい合う２辺を接着し、長さ１０００ｍｍ×円周１０００ｍｍの円筒状フィルターを得た。これを押しつぶして長さ１０００ｍｍ×５００ｍｍの両端が開口している偏平筒状フィルターを得た。前記偏平筒状フィルターを３０枚を積み重ね、その両端をウレタン接着剤を用い深さ４０ｍｍで注型した。注型後、フィルター両端が開口するまで注型接着剤を削り取り、フィルターエレメントを得た。得られたフィルターエレメントを圧力容器に装填し、流量１００Ｌ／ｍｉｎ、圧力０．０３ＭＰａで水道水を供給し、ろ過水を５４Ｌ／ｍｉｎの流量で得た。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の分離膜エレメントの一例を示す斜視図
【図２】本発明の分離膜エレメントの一例を模式的に示す側面図
【図３】本発明の分離膜エレメントの製造工程の一例を示す工程図
【図４】本発明に用いられるシート状分離膜の例を示す透過側から見た平面図
【図５】本発明に用いられるシート状分離膜の例を示す縦断面図
【図６】本発明の分離膜エレメントの使用例を示す斜視図
【符号の説明】
【００６３】
１ 凸部
１ａ 透過側面の凸部
１ｂ 供給側面の凸部
２ 凹部（流路）
３ 樹脂封止部材
３ａ 開口
１０ シート状分離膜
１１ 分離膜ユニット
１２ 樹脂封止部材
１２ａ 周壁
１４ 供給側流路
Ｅ 分離膜エレメント
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体、気体等の成分を分離するシート状分離膜を用いた分離膜エレメントに関し、より詳しくは、シート状分離膜を複数毎積層したクロスフローろ過が可能な分離膜エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体等を分離する分離膜には、その孔径サイズや分離機能の違いにより、種々のタイプが存在するが、分離膜の一方の面に原液を供給し、他方の面から透過液を取り出す点では共通している。
【０００３】
例えば、逆浸透ろ過、限外ろ過などに用いられる流体分離エレメントとしては、供給側流体（原水）を分離膜表面へ導く供給側流路材、供給側流体を分離する分離膜、およ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（透過水）を中心管（集水管）へと導く透過側流路材からなるユニットを有孔の中心管の周りに巻き付けたスパイラル型膜エレメントが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、スパイラル型膜エレメントでは、部材の数が多いため、製造工程が複雑となり、低コスト化に限界があった。
【０００４】
一方、下記の特許文献２に記載のように、多数枚の平膜状の分離膜を間隔をあけて積層固定化する際に、原水側には波形スペーサを介在させ、透過側にはメッシュスペーサを介在させ、各透過室の積層固定化部に透過水取出用開口部を設けた膜エレメントが知られている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３４１号公報
【特許文献２】特開平６−２７７４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の膜エレメントでは、多数枚の平膜状の分離膜を間隔をあけて積層固定化した構造であるため、分離膜の端辺同士を封止する工程が煩雑となり、低コスト化が困難であった。また、原水側に波形スペーサを介在させているため、これが大きな体積を占めるので、単位体積当たりの有効膜面積が小さくなるという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、分離膜エレメントの原料コストの軽減や製造工程の簡略化を図ることができる分離膜エレメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の分離膜エレメントは、シート状分離膜の透過側面同士又は供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニットを複数積層し、その分離膜ユニットの一端部又は両端部を透過側流路又は供給側流路の何れか一方が開口するように樹脂封止部材で封止してあることを特徴とする。
【０００９】
本発明の分離膜エレメントによると、シート状分離膜の透過側面同士又は供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニットを複数積層した構造であるため、分離膜の端辺同士を封止する工程が簡略化できる。また、流路の一方が開口するように樹脂封止部材で封止した簡易な構造であるため、原料コストの軽減や製造工程の簡略化を図ることができる。
【００１０】
上記において、前記樹脂封止部材は、側面視の外形が矩形であり、端面に垂直な周壁を有することが好ましい。樹脂封止部材の側面視の外形が矩形であると、エレメント同士を上下前後左右に配置・連結できるため、ろ過装置内に装填する際の容積効率が良くなる。その際、樹脂封止部材同士を圧接させてシールすることが可能であるため、部品点数が少なく、安価なろ過装置となる。
【００１１】
また、前記シート状分離膜の少なくとも片面には、膜面に沿った流路を形成する凹凸を設けてあり、前記凹凸を設けた面同士が接触した構造であることが好ましい。この構成によると、膜面自体に凹凸を設けて流路を形成しているため、分離膜エレメントを製造する際に流路材（スペーサ）を省略することができるので、分離膜エレメントの原料コストの軽減や製造工程の簡略化、環境負荷の低減を図ることができる。また、単位体積当たりの有効膜面積をより大きくすることができる。
【００１２】
あるいは、前記シート状分離膜の両面には、膜面に沿った流路を形成する凹凸を設けてあり、前記凹凸を設けた面同士が両面において各々接触した構造であることが好ましい。この構成によると、分離膜の両面において流路材（スペーサ）を省略することができるので、分離膜エレメントの原料コストの軽減や製造工程の簡略化、環境負荷の低減をより図ることができる。また、単位体積当たりの有効膜面積をより大きくすることができる。
【００１３】
一方、本発明の分離膜モジュールは、上記いずれかに記載の本発明の分離膜エレメントの複数を、前記樹脂封止部材の周壁同士が隣接するように、函体内に装填してあることを特徴とする。この分離膜モジュールによると、エレメント同士を隣接して複数配置できるため、ろ過装置内に装填する際の容積効率が良くなる。その際、樹脂封止部材同士を圧接させてシールすることが可能であるため、部品点数が少なく、安価なろ過装置となる。
【００１４】
上記において、複数の前記分離膜エレメントが、側面視で縦横に複数ずつ、前記樹脂封止部材の周壁同士が隣接するように、函体内に装填してあることが好ましい。この分離膜モジュールによると、エレメント同士を隣接して縦横に複数ずつ配置するため、ろ過装置内に装填する際の容積効率を更に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は本発明の分離膜エレメントの一例を示す斜視図であり、図２は本発明の分離膜エレメントの一例を模式的に示す側面図であり、図３は、本発明の分離膜エレメントの製造工程を示す工程図である。
【００１６】
（分離膜エレメント）
本発明の分離膜エレメントは、シート状分離膜の透過側面同士又は供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニットを複数積層し、その分離膜ユニットの一端部又は両端部を透過側流路又は供給側流路の何れか一方が開口するように樹脂封止部材で封止してある。
【００１７】
本実施形態では、図１〜図３に示すように、シート状分離膜１０の供給側面１０ａ同士が対向する筒状（封筒状でもよい）の分離膜ユニット１１を複数積層し、その分離膜ユニット１１の両端部を供給側流路１４が開口するように樹脂封止部材１２で封止してある例を示す。但し、本発明の分離膜エレメントは、シート状分離膜１０の透過側面１０ｂ同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１を複数積層し、その分離膜ユニット１１の両端部を透過側流路が開口するように封止したものでもよく、分離膜ユニット１１の一端部のみを封止したものでもよい。
【００１８】
図２に示すように、供給側流路１４が開口する場合、透過側流路に相当する分離膜ユニット１１同士の間隙部分１３は、封止樹脂により封止され、樹脂封止部材１２と一体化されている。
【００１９】
また、本発明の分離膜エレメントは、供給側流路材のみを有するもの、透過側流路材のみを有するもの、供給側流路材および透過側流路材を有するもの、両者を有しないものの何れでもよい。
【００２０】
本実施形態では、図２に示すように、供給側流路材および透過側流路材を有しないものを例示するが、供給側流路材を用いる場合、分離膜ユニット１１の内側の供給側流路１４に供給側流路材が配置される。その場合、供給側流路材が移動しないように、分離膜ユニット１１の内側に部分的に接着しておくことが好ましい。例えば、シート状分離膜１０を２つ折りにして端辺を接着して、筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１を作製する際に、２つ折りにしたシート状分離膜１０に供給側流路材を挟み込んで、供給側流路材の端辺をシート状分離膜１０の端辺と共に接着すればよい。
【００２１】
また、透過側流路材を用いる場合、分離膜ユニット１１の外側の透過側流路に透過側流路材が配置される。その場合、分離膜ユニット１１と透過側流路材とを交互に積層しておき、分離膜ユニット１１の一端部又は両端部を樹脂封止部材１２で封止する際に、透過側流路材を樹脂封止部材１２で固着することができる。例えば、図２に示す例の場合、分離膜ユニット１１同士の間隙部分１３に透過側流路材が介在する状態で、透過側流路材が樹脂封止部材１２と一体化される。
【００２２】
筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１は、１枚のシート状分離膜１０を２つ折りにして、又は２枚のシート状分離膜１０を重ねて、１つ又は両側の端辺又は３辺の端辺を接着剤を用いた接着や熱融着で封止することで作製できる。更に、筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１は、最初から筒状又は封筒状に製造（例えば成型）したものを使用することも可能である。
【００２３】
分離膜ユニット１１の一端部又は両端部を封止する方法としては、樹脂による封止が採用される。封止樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、耐熱性樹脂などが挙げられるが、接着剤の形態で使用することも可能である。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリアミドなどが挙げられる。また、耐熱性樹脂としては、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、芳香族系のポリイミド、ポリアミド、ポリエステルなどが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、または熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。これらの樹脂は、分離膜およびエレメントの用途により適宜選択することが可能である。
【００２４】
樹脂封止部材１２は、側面視の外形が矩形であり、端面に垂直な周壁１２ａを有することが好ましく、側面視における樹脂封止部材１２の端面１２ｂが平坦であることがより好ましい。
【００２５】
透過側流路又は供給側流路の何れか一方を開口させる方法としては、樹脂による封止を行う際に、予め個々の分離膜ユニット１１の一端部又は両端部の先端のみを封止又は接着等により塞いだものを使用し、積層した分離膜ユニット１１の一端部又は両端部の全体を封止して樹脂封止部材１２を注型成形した後に、分離膜ユニット１１の端部を樹脂封止部材１２と共に切断して、開口させる方法が好ましい。
【００２６】
側面視における樹脂封止部材１２の外形のサイズとしては、例えば長辺が１００〜２５００ｍｍ、短辺が５０〜１０００ｍｍ程度である。また、樹脂封止部材１２の周壁１２ａの幅としては、分離膜の有効膜面積を維持しながら、分離膜ユニット１１の封止性を高める観点から、５〜１００ｍｍが好ましく、１０〜５０ｍｍがより好ましい。ここで、周壁１２ａの幅が変化する場合、その平均値を基準とする（以下の他の寸法についても同じ）。
【００２７】
また、シート状分離膜１０の端辺と樹脂封止部材１２の周壁１２ａとの間隔Ｗ１は、エレメント当たりの分離膜の有効膜面積を維持しながら、分離膜ユニット１１の封止性を高める観点から、１〜２０ｍｍが好ましく、３〜１０ｍｍがより好ましい。更に、両端のシート状分離膜１０と樹脂封止部材１２の周壁１２ａとの間隔Ｗ２は、同様の観点から、１〜２０ｍｍが好ましく、３〜１０ｍｍがより好ましい。
【００２８】
分離膜ユニット１１の長さ（即ち分離膜エレメントの長さ）は１００ｍｍから２５００ｍｍが好ましく、２５０〜１０００ｍｍがより好ましい。１００ｍｍより短いとエレメントに充填できる有効膜面積が小さくなり、実用上のろ過性能が発現しなくなる。また、２５００ｍｍを超えるとエレメントの取扱いが難しくなる。
【００２９】
筒状又は封筒状の分離膜ユニット１１の円周長さは１００ｍｍから５０００ｍｍが好ましく、４００〜２０００ｍｍがより好ましい。１００ｍｍより短いとエレメントに充填できる有効膜面積が小さくなり、実用上のろ過性能が発現しなくなる。また、５０００ｍｍを超えるとエレメントの取扱いが難しくなる。
【００３０】
本実施形態の分離膜エレメントでは、樹脂封止部材１２の端面の一方の開口から原液を供給して、他方の開口から濃縮液を取り出しながら、積層した分離膜ユニット１１の外側に分離された透過液を取り出すことにより、クロスフローによるろ過が可能となる。
【００３１】
また、シート状分離膜１０の透過側面１０ｂ同士が対向する筒状の分離膜ユニット１１を複数積層し、その分離膜ユニット１１の両端部を透過側流路が開口するように封止する場合、積層した分離膜ユニット１１の隙間の一方から原液を供給して、分離膜で分離された透過液を樹脂封止部材１２の端面の開口から取り出しながら、濃縮液を他方から排出することにより、クロスフローによるろ過が可能となる。
【００３２】
また、分離膜ユニット１１の一端部のみを透過側流路又は供給側流路の何れか一方が開口するように封止してある場合、分離膜ユニット１１の他端部は、開口せずに閉塞させて筒状にしてある。これにより、全ろ過型の分離膜エレメントを作製することができる。例えば、供給側面同士が接触した筒状の分離膜ユニット１１を複数積層した平膜型の分離膜エレメントでは、一方の開口から原液を供給して、分離膜で分離された透過液を分離膜ユニット１１の外部に取り出しながら、全ろ過による分離が可能となる。
【００３３】
本発明の分離膜エレメントＥは、図６に示すように、樹脂封止部材１２が当接するように、容器１５内において上下、左右に配置することで、膜モジュールとすることができる。その際、樹脂封止部材１２がある程度弾性を有する樹脂であれば、一定以上の圧力で圧接させるだけで、分離膜エレメントＥ同士の隙間をシールすることができる。また、必要に応じて、樹脂封止部材１２の周壁にシール材（例えばＯリング）を介在させることも可能である。
【００３４】
更に、分離膜エレメントＥの両端部が開口するものであれば、分離膜エレメントＥ同士を直列に連結することも可能である。その場合、樹脂封止部材１２の端面にシール材（例えばＯリング）を介在させて、連結具を用いて分離膜エレメントＥ同士を押圧固定すればよい。
【００３５】
このようにして、本発明の分離膜エレメントＥを用いることで、設備装填時の容積効率を高めることができる。また、分離膜エレメントＥを装填した膜モジュールを直方体にすることができ、これを複数配置する場合を考慮すると、膜モジュールについても容積効率を高めることができる。
【００３６】
（シート状分離膜）
本発明の分離膜エレメントは、両面に凹凸を設けていないものも使用することができるが、透過側面又は供給側面の少なくとも一方に凹凸を設けることも可能である。図４は、その場合におけるシート状分離膜の例を示す透過側から見た平面図であり、図５はシート状分離膜の例を示す縦断面図である。
【００３７】
本発明の分離膜エレメントでは、透過側流路材又は供給側流路材を使用しない場合、図４に示すように、シート状分離膜１０の少なくとも片面には、膜面に沿った流路２を形成する凹凸を設けてあり、凹凸を設けた面同士が接触した構造であることが好ましい。また、透過側流路材及び供給側流路材を使用しない場合、シート状分離膜１０の両面に、膜面に沿った流路を形成する凹凸を設けてあり、前記凹凸を設けた面同士が両面において各々接触した構造であることが好ましい。
【００３８】
シート状分離膜の凹凸は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、透過側面Ｓａ又は供給側面Ｓｂの何れかの片面又は両面に設けられる。図４に示す例では、複数の凸部１を透過側面Ｓａに有し、その凸部１同士の間の凹部２により、膜面に沿った流路が形成されている。
【００３９】
凸部１の形状は、膜面に沿った流路を形成できるものであれば何れでもよく、例えば上面の形状が菱形、平行四辺形、楕円形、長円形、円形、正方形、三角形、その他の多角形のもの等が挙げられる。なかでも、長径Ｄ１／短径Ｄ２の比率を２／１〜４／１とすることが可能な菱形、平行四辺形、楕円形、長円形などが好ましい。
【００４０】
凸部１の上面の長径Ｄ１は０．３〜５．０ｍｍが好ましく、０．５〜３．０ｍｍがより好ましい。上面の短径Ｄ２は０．３〜３．０ｍｍが好ましく、０．５〜１．０ｍｍがより好ましい。
【００４１】
凸部１の配置は、流路を妨げないものであれば何れでもよく、ランダムな配置、凸部１が縦横に配列されたマトリックス状の配置（図４（ａ）、（ｃ）、（ｅ）参照）、凸部１の縦の配列が１列毎に交互になっている千鳥状の配置（図４（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）参照）が挙げられる。なかでも、斜め方向の流路を形成することができ、流路の圧力損失を最も小さくできる観点から、千鳥状の配置が好ましい。
【００４２】
凹部２の面積率は、凸部１の上面を基準とした場合に５５〜７０％であることが好ましい。この面積率は、千鳥状の配置の場合に有効であり、特に、菱形の凸部１を千鳥状に配置する場合（図４（ｆ）参照）に有効である。ここで、凹部２の面積率は、凸部１の上面の面積が占める割合（百分率）を１００％から引いた値である。
【００４３】
本発明では、図５（ａ）に示すように、透過側面Ｓａのみに凸部１を設けてもよく、あるいは供給側面Ｓｂのみに凸部１を設けてもよい。更に、図５（ｂ）に示すように、透過側面Ｓａに凸部１ａを設ける際に、供給側面Ｓｂから凸型を型押しして、供給側面Ｓｂに凹部２ｂが形成されるようにしてもよい。更に、図５（ｃ）に示すように、供給側面Ｓｂから凸型を型押しして透過側面Ｓａに凸部１ａを形成すると同時に、透過側面Ｓａから凸型を型押しして供給側面Ｓｂに凸部１ｂを形成するようにしてもよい。
【００４４】
いずれの場合においても、透過側面Ｓａの凸部１ａの高さＨ１は、０．２〜０．５ｍｍであることが好ましい。また、供給側面Ｓｂの凸部１ｂの高さＨ２は０．４〜１．０ｍｍであることが好ましい。
【００４５】
本発明における分離膜は、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜、透析膜、ガス分離膜、浸透気化膜、脱気膜など何れでも良いが、供給側の圧力と透過液の流量などの関係から、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜である場合に有効である。これらの分離膜のうち、透過側面と供給側面とが決まっているもの（例えば逆浸透膜等）については、供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニットを作製する場合、筒状又は封筒状の分離膜ユニットの内側に供給側面（活性層側）が配置される。
【００４６】
分離膜の材質としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、耐熱性樹脂などが挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル、ポリアミドなどが挙げられる。また、耐熱性樹脂としては、ポリスルホン、ポリエーテルサルホン、芳香族系のポリイミド、ポリアミド、ポリエステルなどが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、または熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。なかでも、原料コストを低減でき、凹凸加工のし易さの観点から、エポキシ樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホンが好ましい。
【００４７】
分離膜の厚みとしては、凹凸を形成して形状保持させる観点から、０．０５〜１．０ｍｍが好ましく、０．１〜０．３ｍｍがより好ましい。なお、分離膜は単一素材あるいは複合素材が使用でき、例えば不織布等の支持体上に形成されているものでもよく、分離活性層が表面に形成されている複合膜でもよい。
【００４８】
本発明において、分離膜に凹凸を形成する方法としては、製膜時に凹凸を形成する方法、製膜後に凹凸を形成する方法、複合膜の場合（例えば複合半透膜等）には支持膜を製膜後に凹凸を形成した後、分離活性層を形成する方法、などが挙げられる。
【００４９】
製膜時に凹凸を形成する方法では、例えば製膜溶液をキャストする基材に凹凸を設ける方法や、両面から基材で挟み込む場合には両面の基材に凹凸を設ける方法が挙げられる。
【００５０】
製膜後に凹凸を形成する方法では、例えば加熱プレス、加圧プレス、連続ラミネート、ロールエンボス加工などが挙げられるが、分離膜の多孔質構造を維持し易くする観点から、ロールエンボス加工を行うのが好ましい。なお、複合膜の場合の場合には、平坦な表面を有する支持膜を用いる場合と同様にして、凹凸形成後に分離活性層を形成することができる。
【００５１】
（分離膜エレメントの製法）
本発明の分離膜エレメントは、例えば次のようにして製造される。まず、図３（ａ）に示すように、筒状の分離膜ユニット１１を準備する。
【００５２】
筒状の分離膜ユニット１１は、最初から筒状に成型したものを使用することも可能であるが、１枚のシート状分離膜１０を２つ折りにして、又は２枚のシート状分離膜１０を重ねて、１つ又は両側の端辺を接着剤を用いた接着や熱融着で封止することで作製できる。
【００５３】
次に、図３（ｂ）に示すように、筒状の分離膜ユニット１１を偏平に変形させ、両端が開口した筒状の分離膜ユニット１１を得る。この際、供給流体の流路確保と撹伴効果を付与するために、分離膜ユニット１１の内側に供給側流路材を挿入して、部分的に固着しても良い。供給側流路材はネット、織物、編み物などが使用でき、その材料は供給流体に応じて任意に選択できる。
【００５４】
次に、図３（ｃ）に示すように、複数の分離膜ユニット１１を所定枚数積層する。積層枚数は例えば２〜５００枚であり、３０〜２５０枚が好ましい。５００枚より多くなるとエレメントが厚く、重たくなるため装填が難しくなる。
【００５５】
この際、透過流体の流路を確保する効果を付与するために、分離膜ユニット１１の間に透過側流路材を挿入しても良い。透過側流路材はネット、織物、編み物などが使用でき、その材料は供給流体に応じて任意に選択できる。
【００５６】
次に、図３（ｄ）に示すように、複数の分離膜ユニット１１の積層物の一端部又は両端部を注型等して分離膜エレメントを得る。その際。分離膜ユニット１１の開口部を開口したまま注型する、あるいは注型により一時開口部を封止した後、注型部に切削等の処理を行い開口する。樹脂を固化する際の条件としては、使用する樹脂に応じて決定することができる。
【００５７】
なお、封筒状の分離膜ユニット１１を用いる場合、複数の分離膜ユニット１１の積層物の一端部を注型等して分離膜エレメントを得ることができる。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【００５９】
実施例１
不織布で補強された逆浸透膜（日東電工（株）製ＥＳ２０）シートを１０００ｍｍ×１０００ｍｍの寸法に切断し、活性層を内側として向かい合う２辺を接着し、長さ１０００ｍｍ×円周１０００ｍｍの円筒状フィルターを得た。これを押しつぶして長さ１０００ｍｍ×５００ｍｍの両端が開口している偏平筒状フィルターを得た。この偏平筒状フィルターの中にポリプロピレン製ネット（厚み０．７ｍｍ×長さ１０００ｍｍｘ幅４８０ｍｍ）を挿入してフィルターユニットを得た。前記フィルターユニットを３０枚とポリエステル製トリコット網物（厚み０．３ｍｍ×長さ１０００ｍｍ×幅５００ｍｍ）３１枚を交互に積み重ね、その両端をウレタン接着剤を用い、深さ４０ｍｍで注型した。注型後、フィルター両端が開口するまで注型接着剤を削り取り、フィルターエレメントを得た。
【００６０】
得られたフィルターエレメントを圧力容器に装填し、流量１００Ｌ／ｍｉｎ、圧力０．７４ＭＰａで５００ｐｐｍＮａＣｌ水溶液を供給し、ろ過水を１３Ｌ／ｍｉｎの流量で得、ろ過水中のＮａＣｌ濃度は５ｐｐｍであった。
【００６１】
実施例２
不織布で補強された限外ろ過膜（日東電工（株）製、ＮＴＵ−３１５０）シートに高さ０．５ｍｍの凹凸加工（凹凸形状はひし形、大きさは１×２ｍｍ）を施し、１０００ｍｍ×１０００ｍｍの寸法に切断し、活性層を内側として向かい合う２辺を接着し、長さ１０００ｍｍ×円周１０００ｍｍの円筒状フィルターを得た。これを押しつぶして長さ１０００ｍｍ×５００ｍｍの両端が開口している偏平筒状フィルターを得た。前記偏平筒状フィルターを３０枚を積み重ね、その両端をウレタン接着剤を用い深さ４０ｍｍで注型した。注型後、フィルター両端が開口するまで注型接着剤を削り取り、フィルターエレメントを得た。得られたフィルターエレメントを圧力容器に装填し、流量１００Ｌ／ｍｉｎ、圧力０．０３ＭＰａで水道水を供給し、ろ過水を５４Ｌ／ｍｉｎの流量で得た。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の分離膜エレメントの一例を示す斜視図
【図２】本発明の分離膜エレメントの一例を模式的に示す側面図
【図３】本発明の分離膜エレメントの製造工程の一例を示す工程図
【図４】本発明に用いられるシート状分離膜の例を示す透過側から見た平面図
【図５】本発明に用いられるシート状分離膜の例を示す縦断面図
【図６】本発明の分離膜エレメントの使用例を示す斜視図
【符号の説明】
【００６３】
１ 凸部
１ａ 透過側面の凸部
１ｂ 供給側面の凸部
２ 凹部（流路）
３ 樹脂封止部材
３ａ 開口
１０ シート状分離膜
１１ 分離膜ユニット
１２ 樹脂封止部材
１２ａ 周壁
１４ 供給側流路
Ｅ 分離膜エレメント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状分離膜の透過側面同士又は供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニットを複数積層し、その分離膜ユニットの一端部又は両端部を透過側流路又は供給側流路の何れか一方が開口するように樹脂封止部材で封止してある分離膜エレメント。
【請求項２】
前記樹脂封止部材は、側面視の外形が矩形であり、端面に垂直な周壁を有する請求項１に記載の分離膜エレメント。
【請求項３】
前記シート状分離膜の少なくとも片面には、膜面に沿った流路を形成する凹凸を設けてあり、前記凹凸を設けた面同士が接触した構造である請求項１又は２に記載の分離膜エレメント。
【請求項４】
前記シート状分離膜の両面には、膜面に沿った流路を形成する凹凸を設けてあり、前記凹凸を設けた面同士が両面において各々接触した構造である請求項１又は２に記載の分離膜エレメント。
【請求項５】
請求項２〜４いずれかに記載の分離膜エレメントの複数を、前記樹脂封止部材の周壁同士が隣接するように、函体内に装填してある分離膜モジュール。
【請求項６】
複数の前記分離膜エレメントが、側面視で縦横に複数ずつ、前記樹脂封止部材の周壁同士が隣接するように、函体内に装填してある請求項５に記載の分離膜モジュール。
【請求項１】
シート状分離膜の透過側面同士又は供給側面同士が対向する筒状又は封筒状の分離膜ユニットを複数積層し、その分離膜ユニットの一端部又は両端部を透過側流路又は供給側流路の何れか一方が開口するように樹脂封止部材で封止してある分離膜エレメント。
【請求項２】
前記樹脂封止部材は、側面視の外形が矩形であり、端面に垂直な周壁を有する請求項１に記載の分離膜エレメント。
【請求項３】
前記シート状分離膜の少なくとも片面には、膜面に沿った流路を形成する凹凸を設けてあり、前記凹凸を設けた面同士が接触した構造である請求項１又は２に記載の分離膜エレメント。
【請求項４】
前記シート状分離膜の両面には、膜面に沿った流路を形成する凹凸を設けてあり、前記凹凸を設けた面同士が両面において各々接触した構造である請求項１又は２に記載の分離膜エレメント。
【請求項５】
請求項２〜４いずれかに記載の分離膜エレメントの複数を、前記樹脂封止部材の周壁同士が隣接するように、函体内に装填してある分離膜モジュール。
【請求項６】
複数の前記分離膜エレメントが、側面視で縦横に複数ずつ、前記樹脂封止部材の周壁同士が隣接するように、函体内に装填してある請求項５に記載の分離膜モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−９９５９１（Ｐ２０１０−９９５９１Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７３４７１（Ｐ２００８−２７３４７１）
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２３日（２００８．１０．２３）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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