JP2014204944A - Feeding water heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、透析装置(人工透析装置あるいは血液透析装置とも称される)側に向けて供給される供給水を加温するように構成された、供給水加温装置に関する。 The present invention relates to a supply water heating apparatus configured to heat supply water supplied toward a dialysis apparatus (also referred to as an artificial dialysis apparatus or a hemodialysis apparatus).
周知の通り、透析装置においては、患者より導出された血液は、半透膜等を介して透析液と対向することで老廃物等が除去された後、当該患者の体内に戻される。ここで、老廃物等の除去後に患者の体内に戻される血液は、当該患者の体温と略等しい温度である必要がある。このため、透析装置の内外において、透析液あるいは供給水の温度を、適宜加温調整する必要がある。 As is well known, in a dialysis machine, blood derived from a patient is returned to the patient's body after the waste and the like are removed by facing the dialysate through a semipermeable membrane or the like. Here, the blood returned to the patient's body after removal of the waste and the like needs to be at a temperature substantially equal to the body temperature of the patient. For this reason, it is necessary to appropriately adjust the temperature of the dialysate or the feed water inside and outside the dialyzer.
この点、特開2005−144389号公報に記載の水処理装置(人工透析用の精製水を製造する装置)においては、原水である水道水を前処理(軟水化、塩素除去及び有機物除去)した処理水を加温するための加温装置が設けられている。かかる加温装置は、処理水を貯留する軟水タンクとの間で処理水を循環させつつ加温することで、軟水タンク内の温度を所定温度に保持するようになっている。また、かかる装置においては、上述の処理水を逆浸透膜(RO膜:ROはReverse Osmosisの略である)によって精製した精製水を加温するヒータ装置が設けられている。かかるヒータ装置は、精製水(RO水とも称される)を貯留する精製水タンクに装着されている。 In this regard, in the water treatment apparatus (apparatus for producing purified water for artificial dialysis) described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-144389, tap water which is raw water is pretreated (softening water, removing chlorine and removing organic substances). A heating device for heating the treated water is provided. Such a warming device keeps the temperature in the soft water tank at a predetermined temperature by heating while circulating the treated water between the soft water tank storing the treated water. Moreover, in this apparatus, the heater apparatus which heats the purified water which refine | purified the above-mentioned treated water with the reverse osmosis membrane (RO membrane: RO is abbreviation for Reverse Osmosis) is provided. Such a heater device is attached to a purified water tank that stores purified water (also referred to as RO water).
一方、特開2013−17492号公報には、水処理装置(ROタンク)に供給される原水(RO原水)と透析廃液(使用済みの透析液)との温度差を利用することで、原水を効率的に加温する方法が開示されている。かかる従来技術においては、熱交換器にて、原水と透析廃液との熱交換が行われている。 On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-17492, raw water is obtained by utilizing a temperature difference between raw water (RO raw water) supplied to a water treatment device (RO tank) and dialysis waste liquid (used dialysate). A method for efficiently heating is disclosed. In such a conventional technique, heat exchange between raw water and dialysis waste liquid is performed in a heat exchanger.
上述した特開2005−144389号公報に記載の水処理装置においては、加温装置やヒータ装置による消費電力が大きく、省エネの観点から問題がある。一方、上述した特開2013−17492号公報に記載の技術においては、熱交換器の内部にて孔食等が発生することで、原水が透析廃液によって汚染されてしまう懸念がある。本発明は、かかる課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、透析廃液による汚染を抑制しつつ、当該透析廃液の有する熱を有効利用することにある。 In the water treatment apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-144389 described above, there is a problem from the viewpoint of energy saving because power consumption by the heating device and the heater device is large. On the other hand, in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-17492 described above, there is a concern that pitting corrosion or the like occurs inside the heat exchanger, so that raw water is contaminated by dialysis waste liquid. The present invention has been made to cope with such a problem. That is, an object of the present invention is to effectively use the heat of the dialysis waste liquid while suppressing contamination by the dialysis waste liquid.
本発明の供給水加温装置は、透析装置側に向けて供給される供給水を加温するように構成されている。この「供給水」は、典型的には、前記透析装置の上流側に設けられた水処理装置(RO膜等を備えている)に供給される原水であって、例えば水道水等である。前記供給水加温装置は、一次側水−熱媒体熱交換器と、二次側水−熱媒体熱交換器と、ヒートポンプと、を備えている。 The supply water warming device of the present invention is configured to warm the supply water supplied toward the dialyzer side. This “feed water” is typically raw water supplied to a water treatment device (provided with an RO membrane or the like) provided on the upstream side of the dialysis machine, and is, for example, tap water. The supply water warming device includes a primary water-heat medium heat exchanger, a secondary water-heat medium heat exchanger, and a heat pump.
前記一次側水−熱媒体熱交換器は、第一熱媒体(例えば常温常圧で気体の冷媒)と、前記透析装置から排出された透析廃液と、の熱交換により、前記透析廃液から熱を回収するように設けられている。前記二次側水−熱媒体熱交換器は、前記供給水と第二熱媒体(例えば常温常圧で気体の冷媒)との熱交換により、前記供給水を加温するように設けられている。 The primary side water-heat medium heat exchanger heats the dialysis waste liquid by heat exchange between the first heat medium (for example, a gaseous refrigerant at normal temperature and normal pressure) and the dialysis waste liquid discharged from the dialyzer. It is provided to collect. The secondary water-heat medium heat exchanger is provided to heat the supply water by heat exchange between the supply water and a second heat medium (for example, a gaseous refrigerant at normal temperature and normal pressure). .
前記ヒートポンプは、一次側熱媒体−熱媒体熱交換器と、二次側熱媒体−熱媒体熱交換器と、圧縮機と、膨張弁と、を備えている。前記一次側熱媒体−熱媒体熱交換器は、一次側熱媒体配管(前記第一熱媒体が通流する循環配管)を介して、前記一次側水−熱媒体熱交換器に接続されている。この一次側熱媒体−熱媒体熱交換器は、前記第一熱媒体と第三熱媒体(常温常圧で気体の冷媒)との間で熱交換を行うように設けられている。前記二次側熱媒体−熱媒体熱交換器は、二次側熱媒体配管(前記第二熱媒体が通流する循環配管)を介して、前記二次側水−熱媒体熱交換器に接続されている。この二次側熱媒体−熱媒体熱交換器は、前記第二熱媒体と前記第三熱媒体との間で熱交換を行うように設けられている。前記圧縮機及び膨張弁は、中間熱媒体配管に介装されている。この中間熱媒体配管は、前記第三熱媒体が通流する循環配管であって、前記一次側熱媒体−熱媒体熱交換器と前記二次側熱媒体−熱媒体熱交換器とを接続するように設けられている。 The heat pump includes a primary heat medium-heat medium heat exchanger, a secondary heat medium-heat medium heat exchanger, a compressor, and an expansion valve. The primary heat medium-heat medium heat exchanger is connected to the primary water-heat medium heat exchanger via a primary heat medium pipe (circulation pipe through which the first heat medium flows). . The primary heat medium-heat medium heat exchanger is provided so as to exchange heat between the first heat medium and the third heat medium (a gaseous refrigerant at normal temperature and normal pressure). The secondary heat medium-heat medium heat exchanger is connected to the secondary water-heat medium heat exchanger via a secondary heat medium pipe (circulation pipe through which the second heat medium flows). Has been. The secondary heat medium-heat medium heat exchanger is provided so as to exchange heat between the second heat medium and the third heat medium. The compressor and the expansion valve are interposed in an intermediate heat medium pipe. The intermediate heat medium pipe is a circulation pipe through which the third heat medium flows, and connects the primary heat medium-heat medium heat exchanger and the secondary heat medium-heat medium heat exchanger. It is provided as follows.
本発明の前記供給水加温装置は、一次熱媒体貯留部と、一次熱媒体送出ポンプと、をさらに備えていてもよい。前記一次熱媒体貯留部は、前記一次側熱媒体配管に介装されている。この一次熱媒体貯留部は、液体状態の前記第一熱媒体を貯留可能に設けられている。前記一次熱媒体送出ポンプは、前記一次側熱媒体配管に介装されたシールレスポンプである。この一次熱媒体送出ポンプは、前記一次熱媒体貯留部に貯留された液体状態の前記第一熱媒体を、前記一次側水−熱媒体熱交換器に向けて送出するように設けられている。 The supply water warming device of the present invention may further include a primary heat medium storage unit and a primary heat medium delivery pump. The primary heat medium reservoir is interposed in the primary heat medium pipe. The primary heat medium storage section is provided so as to store the liquid first heat medium. The primary heat medium delivery pump is a sealless pump interposed in the primary side heat medium pipe. The primary heat medium delivery pump is provided so as to deliver the liquid first heat medium stored in the primary heat medium storage section toward the primary water-heat medium heat exchanger.
かかる構成を有する前記供給水加温装置においては、前記一次側水−熱媒体熱交換器によって、前記透析廃液と前記第一熱媒体との熱交換により、前記透析廃液から熱が回収される。前記透析廃液から熱を回収した前記第一熱媒体は、前記一次側熱媒体配管を通流することで、前記ヒートポンプにおける前記一次側熱媒体−熱媒体熱交換器に達する。 In the supply water warming apparatus having such a configuration, heat is recovered from the dialysis waste liquid by heat exchange between the dialysis waste liquid and the first heat medium by the primary side water-heat medium heat exchanger. The first heat medium that has recovered heat from the dialysis waste liquid passes through the primary heat medium pipe and reaches the primary heat medium-heat medium heat exchanger in the heat pump.
前記ヒートポンプにおいては、前記一次側熱媒体−熱媒体熱交換器にて、前記第一熱媒体と前記第三熱媒体との間の熱交換が行われる。具体的には、前記一次側熱媒体−熱媒体熱交換器の上流側に設けられた膨張弁によって膨張作用を受けた前記第三熱媒体と、前記第一熱媒体と、の熱交換により、前記一次側熱媒体−熱媒体熱交換器にて、前記第一熱媒体から前記第三熱媒体に熱移動が生じる。 In the heat pump, heat exchange between the first heat medium and the third heat medium is performed in the primary heat medium-heat medium heat exchanger. Specifically, by heat exchange between the first heat medium and the third heat medium subjected to an expansion action by an expansion valve provided on the upstream side of the primary heat medium-heat medium heat exchanger, In the primary heat medium-heat medium heat exchanger, heat transfer occurs from the first heat medium to the third heat medium.
前記一次側熱媒体−熱媒体熱交換器を経た前記第三熱媒体は、前記圧縮機によって圧縮作用を受けた後、前記二次側熱媒体−熱媒体熱交換器に達する。この二次側熱媒体−熱媒体熱交換器にて、前記第三熱媒体と前記第二熱媒体との間の熱交換が行われる。これにより、この二次側熱媒体−熱媒体熱交換器にて、前記第二熱媒体が加温される。 The third heat medium that has passed through the primary heat medium-heat medium heat exchanger is compressed by the compressor and then reaches the secondary heat medium-heat medium heat exchanger. In the secondary heat medium-heat medium heat exchanger, heat exchange between the third heat medium and the second heat medium is performed. Thereby, the second heat medium is heated by the secondary heat medium-heat medium heat exchanger.
前記ヒートポンプにおける前記二次側熱媒体−熱媒体熱交換器での前記第三熱媒体と前記第二熱媒体との間の熱交換によって加温された前記第二熱媒体は、前記二次側熱媒体配管を通流することで、前記二次側水−熱媒体熱交換器に達する。この二次側水−熱媒体熱交換器にて前記第二熱媒体と前記供給水との熱交換が行われることで、前記供給水が加温される。 The second heat medium heated by heat exchange between the third heat medium and the second heat medium in the secondary heat medium-heat medium heat exchanger in the heat pump is the secondary side By passing the heat medium pipe, the secondary side water-heat medium heat exchanger is reached. The supply water is heated by heat exchange between the second heat medium and the supply water in the secondary side water-heat medium heat exchanger.
このように、本発明の前記供給水加温装置においては、前記透析廃液から回収された熱によって、前記供給水が加温される。これにより、所定温度の透析用水(透析液の調製に用いられる精製水)を得るための加温用電力消費量が良好に削減される。また、仮に前記一次側水−熱媒体熱交換器の内部にて孔食等が発生しても、これによって前記供給水が汚染されることが良好に防止される。したがって、本発明によれば、前記透析廃液による前記供給水の汚染を抑制しつつ、当該透析廃液の有する熱を前記供給水の加温に有効利用することが可能になる。 Thus, in the feed water warming device of the present invention, the feed water is warmed by the heat recovered from the dialysis waste liquid. Thereby, the electric power consumption for heating for obtaining the dialysis water (purified water used for preparation of a dialysate) of predetermined temperature is reduced favorably. Moreover, even if pitting corrosion or the like occurs inside the primary side water-heat medium heat exchanger, the supply water is well prevented from being contaminated. Therefore, according to the present invention, it is possible to effectively use the heat of the dialysis waste liquid for heating the supply water while suppressing contamination of the supply water by the dialysis waste liquid.
<構成>
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する(変形例は末尾にまとめて記載する)。図1に示されているように、透析システム10は、透析装置11と、水処理装置12と、供給水加温装置13と、を備えている。
<Configuration>
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which the invention is embodied will be described with reference to the drawings (variation examples are described at the end). As shown in FIG. 1, the
透析装置11は、透析用水導入路14を介して、水処理装置12に接続されている。本実施形態においては、透析装置11は、多数の図示しない透析監視装置を備えた多人数用透析装置であって、透析用水導入路14を介して水処理装置12より受け取った透析用水を用いて透析液を調製(製造)して各透析監視装置に送出し、各透析監視装置にて透析液を温度調整して透析治療を行うように構成されている(かかる多人数用透析装置及び透析監視装置の構成は、例えば特開2003−310749号公報や特開2005−296158号公報等に開示されているように周知であるので、本明細書においては、これらについての説明は省略する。)。また、透析装置11は、上述の各透析監視装置にて透析治療後の透析廃液を集約して図示しない廃液タンクに一旦貯留するとともに、当該廃液タンクから透析廃液を廃液流路15に排出するように構成されている。
The
水処理装置12には、原水導入路16が接続されている。この水処理装置12は、原水供給口17から導入されて原水導入路16を介して供給された、原水としての水道水に対して、各種の水処理(ろ過、イオン交換、逆浸透処理、等)を行うことで、透析用水を精製するように構成されている。また、水処理装置12は、所定温度(例えば27〜29℃)に温度調整した透析用水を透析装置11に供給するように設けられている。すなわち、この水処理装置12は、透析用水の通流方向について透析装置11の上流側に配置されている。
A raw
具体的には、水処理装置12は、処理モジュール21と、加温器22と、を備えている。処理モジュール21は、上述の水処理を行うための水処理部であるRO膜等を備えている。加温器22は、電気ヒータを備えていて、処理モジュール21に供給される原水を加温するように設けられている。なお、かかる水処理装置12の構成は、例えば特開2005−144389号公報等に開示されているように周知であるので、本明細書においては、これについての説明は省略する。
Specifically, the
供給水加温装置13は、廃液流路15を通流する透析廃液から回収した熱を利用して、原水導入路16を通流する本発明の「供給水」としての水道水を加温するように構成されている。具体的には、供給水加温装置13は、一次側水−冷媒熱交換器31と、一次側冷媒配管32と、二次側水−冷媒熱交換器33と、二次側冷媒配管34と、ヒートポンプユニット35と、を備えている。
The supply
一次側水−冷媒熱交換器31は、第一冷媒C1が通流する循環配管である一次側冷媒配管32を介して、ヒートポンプユニット35に接続されている。また、一次側水−冷媒熱交換器31は、廃液流路15に介装されている。この一次側水−冷媒熱交換器31は、いわゆるブレージングプレート式熱交換器であって、その内部にて通流する透析廃液と第一冷媒C1との熱交換により、透析廃液から熱を回収するように構成されている。ここで、第一冷媒C1は、常温常圧で気体の冷媒であって、本実施形態においてはR134aである。
The primary side water-
なお、本実施形態においては、一次側水−冷媒熱交換器31は、透析廃液からの熱回収効率の観点から透析装置11の近く(すなわち廃液流路15における上流部に対応する位置)に設けられている一方、衛生的観点からヒートポンプユニット35から離れた位置に設けられている。また、一次側冷媒配管32は、第一冷媒C1が通流する内部空間と当該一次側冷媒配管32の外部空間との間で良好な断熱性が生じるように構成されている。
In the present embodiment, the primary side water-
二次側水−冷媒熱交換器33は、第二冷媒C2が通流する循環配管である二次側冷媒配管34を介して、ヒートポンプユニット35に接続されている。また、二次側水−冷媒熱交換器33は、原水導入路16に介装されている。この二次側水−冷媒熱交換器33は、その内部にて通流する第二冷媒C2と水道水の熱交換により、水道水を加温するように構成されている。ここで、第二冷媒C2は、常温常圧で気体の冷媒であって、本実施形態においてはR134aである。すなわち、本実施形態においては、第二冷媒C2は、第一冷媒C1と同一種類の冷媒である。
The secondary side water-
本実施形態においては、二次側水−冷媒熱交換器33は、ヒートポンプユニット35から遠くない位置に配置されている。また、本実施形態においては、二次側水−冷媒熱交換器33は、通流する水道水への銅イオンの溶出が生じない、ステンレス製(ニッケルろう付けタイプ)のブレージングプレート式熱交換器である。なお、二次側冷媒配管34も、一次側冷媒配管32と同様に、第二冷媒C2が通流する内部空間と当該二次側冷媒配管34の外部空間との間で良好な断熱性が生じるように構成されている。
In the present embodiment, the secondary water-
原水導入路16における、二次側水−冷媒熱交換器33への流入部分と、二次側水−冷媒熱交換器33からの流出部分と、を接続するように、バイパス流路36が設けられている。このバイパス流路36には、開閉弁であるバイパス制御弁37が介装されている。また、原水導入路16における、バイパス流路36の分岐位置と二次側水−冷媒熱交換器33との間の部分(二次側水−冷媒熱交換器33への水道水流入側)には、開閉弁であるバイパス制御弁38が介装されている。同様に、原水導入路16における、バイパス流路36の合流位置と二次側水−冷媒熱交換器33との間の部分(二次側水−冷媒熱交換器33からの水道水流出側)には、開閉弁であるバイパス制御弁39が介装されている。
A
本実施形態においては、一次側冷媒配管32には、一次冷媒貯留部321と、一次冷媒送出ポンプ322と、逆止弁323と、が介装されている。一次冷媒貯留部321、一次冷媒送出ポンプ322、及び逆止弁323は、一次側冷媒配管32におけるヒートポンプユニット35よりも冷媒通流方向下流側にて、同方向に沿ってこの順に配置されている。
In the present embodiment, a primary
一次冷媒貯留部321は、液体状態の第一冷媒C1を貯留可能に設けられている。一次冷媒送出ポンプ322は、いわゆるシールレスポンプであって、一次冷媒貯留部321に貯留された液体状態の第一冷媒C1を、一次側水−冷媒熱交換器31に向けて送出するように設けられている。逆止弁323は、一次冷媒送出ポンプ322から一次側水−冷媒熱交換器31に向かう第一冷媒C1の通流を許容する一方で、その逆方向の通流を阻止するように設けられている。
The primary
また、二次側冷媒配管34における、液体状態の第二冷媒C2の通流部分には、逆止弁341が介装されている。逆止弁341は、二次側水−冷媒熱交換器33における熱交換によって凝縮されて液化した第二冷媒C2がヒートポンプユニット35に流入するのを許容する一方で、その逆方向の液体状態の第二冷媒C2の通流を阻止するように設けられている。
In addition, a
ヒートポンプユニット35は、一次側水−冷媒熱交換器31にて透析廃液から回収した熱を二次側水−冷媒熱交換器33に移動する機能を奏するように構成されている。具体的には、ヒートポンプユニット35は、一次側冷媒−冷媒熱交換器351と、二次側冷媒−冷媒熱交換器352と、圧縮機353と、膨張弁354と、中間冷媒配管355と、を備えている。
The
一次側冷媒−冷媒熱交換器351は、一次側冷媒配管32を介して、一次側水−冷媒熱交換器31に接続されている。この一次側冷媒−冷媒熱交換器351は、第一冷媒C1と第三冷媒C3との間で熱交換を行うように設けられている。ここで、第三冷媒C3は、常温常圧で気体の冷媒であって、本実施形態においてはR134aである。すなわち、本実施形態においては、第三冷媒C3は、第一冷媒C1及び第二冷媒C2と同一種類の冷媒である。
The primary side refrigerant-
二次側冷媒−冷媒熱交換器352は、二次側冷媒配管34を介して、二次側水−冷媒熱交換器33に接続されている。なお、本実施形態においては、二次側冷媒−冷媒熱交換器352は、二次側水−冷媒熱交換器33にて凝縮されて液化した第二冷媒C2がポンプを用いることなく重力の作用で流入するように、二次側水−冷媒熱交換器33よりも下方に配置されている。また、二次側冷媒−冷媒熱交換器352は、第三冷媒C3が通流する循環配管である中間冷媒配管355を介して、一次側冷媒−冷媒熱交換器351に接続されている。この二次側冷媒−冷媒熱交換器352は、第二冷媒C2と第三冷媒C3との間で熱交換を行うように設けられている。
The secondary side refrigerant-
圧縮機353及び膨張弁354は、中間冷媒配管355に介装されている。圧縮機353は、一次側冷媒−冷媒熱交換器351を経て気化(蒸発)した第三冷媒C3を圧縮して二次側冷媒−冷媒熱交換器352に向けて送出するように設けられている。膨張弁354は、二次側冷媒−冷媒熱交換器352を経て凝縮された第三冷媒C3を膨張させるように設けられている。
The
さらに、本実施形態においては、一次側冷媒配管32における一次側冷媒−冷媒熱交換器351寄りの位置、及び二次側冷媒配管34における二次側冷媒−冷媒熱交換器352寄りの位置は、それぞれ、サービスポート356が介装されている。サービスポート356は、供給水加温装置13における保守作業の際に、第一冷媒C1及び第二冷媒C2を排出するために設けられている。
Further, in the present embodiment, the position near the primary refrigerant-
<作用・効果>
以下、本実施形態の構成による動作及び作用・効果について、図面を参照しつつ説明する。最初に、透析システム10の基本的な動作について説明する。
<Action and effect>
Hereinafter, the operation, action, and effect of the configuration of this embodiment will be described with reference to the drawings. First, the basic operation of the
原水である水道水に対して、処理モジュール21にて各種の水処理(清浄化処理)が施されることで、透析用水が生成される。具体的には、まず、水道水内の異物や硬度成分(マグネシウム、カルシウム等)が除去される「前処理」が行われる。次に、前処理を経ることで生成した処理水がRO膜によって逆浸透処理されることで、透析用水が精製される。
The tap water that is the raw water is subjected to various water treatments (cleaning treatments) by the
ここで、周知の通り、RO膜の透過水量は水温が下がるほど減少する。このため、RO膜に向けて送られる上述の処理水(RO原水)が加温されることで、RO膜の負荷が良好に低減される。そこで、透析システム10においては、水処理装置12に加温器22が内蔵されているとともに、かかる水処理装置12に供給される水道水を加温するように供給水加温装置13が設けられている。本実施形態においては、RO原水は、27〜29℃となるように加温される。
Here, as is well known, the amount of permeated water of the RO membrane decreases as the water temperature decreases. For this reason, the load of RO membrane is reduced favorably by heating the above-mentioned treated water (RO raw water) sent toward the RO membrane. Therefore, in the
上述のようにして精製された透析用水は、処理モジュール21に設けられた図示しないRO水タンクに一旦貯留されつつ、当該RO水タンクに装着された図示しない電気ヒータによって27〜29℃に温度保持される。このようにして温度調整された27〜29℃の透析用水は、透析用水導入路14を介して、透析装置11に導入される。
The dialysis water purified as described above is temporarily stored in a RO water tank (not shown) provided in the
透析装置11においては、導入された透析用水と透析液の原液とを混合することで透析液が調製され、調製された透析液が上述の各透析監視装置に送られる。そして、各透析監視装置にて、透析液は、内蔵の電気ヒータによって患者体温と略同じ温度にまで加温されて透析治療に供された後、各透析監視装置から透析廃液として排出される。各透析監視装置から排出された透析廃液は、上述の図示しない廃液タンクに一旦集約された後、廃液流路15に排出される。
In the
次に、本実施形態の供給水加温装置13の動作の詳細について説明する。
Next, the detail of operation | movement of the feed
透析システム10の起動時には、廃液流路15及び一次側水−冷媒熱交換器31には、(充分な量の)透析廃液が通流していない。このため、透析システム10の起動時においては、バイパス制御弁37が開弁される一方でバイパス制御弁38及び39は閉弁される。これにより、原水供給口17に供給された水道水は、二次側水−冷媒熱交換器33をバイパスして、水処理装置12に供給される。この場合、水道水の加温は、加温器22のみによって行われる。
When the
透析装置11における上述の図示しない廃液タンクに所定量透析廃液が貯留されると、透析装置11から廃液流路15への透析廃液の排出が開始する。すると、一次側水−冷媒熱交換器31における透析廃液の通流状態が、透析廃液と第一冷媒C1との熱交換が有効に実施可能な程度に達する。このとき、バイパス制御弁38及び39が開弁される一方でバイパス制御弁37が閉弁される。そして、ヒートポンプユニット35の運転が開始する。
When a predetermined amount of dialysis waste liquid is stored in the above-described waste liquid tank (not shown) in the
ヒートポンプユニット35の運転が開始すると、以下のようにして、一次側水−冷媒熱交換器31にて透析廃液から回収された熱を用いて、二次側水−冷媒熱交換器33にて水道水の加温が行われる。
When the operation of the
一次冷媒貯留部321に貯留された液体状態の第一冷媒C1は、一次冷媒送出ポンプ322によって、一次側水−冷媒熱交換器31に向けて送出される。一次側水−冷媒熱交換器31においては、人体の体温程度の温度の透析廃液と第一冷媒C1との熱交換により、透析廃液から熱が回収される。このとき、透析廃液から第一冷媒C1への熱移動により、第一冷媒C1は加温されて気化する。このようにして、透析廃液から熱を回収することで気化した第一冷媒C1は、一次側冷媒配管32内を通流することで、一次側冷媒−冷媒熱交換器351に達する。
The liquid first refrigerant C1 stored in the primary
ヒートポンプユニット35においては、一次側冷媒−冷媒熱交換器351にて、第一冷媒C1と、膨張弁354によって膨張作用を受けた液体状態の第三冷媒C3と、との間の熱交換が行われる。このとき、第一冷媒C1から第三冷媒C3への熱移動により第三冷媒C3は加温されて気化する。気化した第三冷媒C3は、中間冷媒配管355内を通流することで圧縮機353に達する。一方、第一冷媒C1は、凝縮されて液化する。凝縮された液体状態の第一冷媒C1は、一次冷媒貯留部321に貯留される。
In the
一次側冷媒−冷媒熱交換器351を経た第三冷媒C3は、圧縮機353によって圧縮作用を受けた後、中間冷媒配管355を通流することで二次側冷媒−冷媒熱交換器352に達する。この二次側冷媒−冷媒熱交換器352にて、第三冷媒C3と第二冷媒C2との間の熱交換が行われる。このとき、第三冷媒C3から第二冷媒C2への熱移動により第二冷媒C2は加温されて気化する。一方、第三冷媒C3は、凝縮されて液化する。凝縮された液体状態の第三冷媒C3は、膨張弁354に向かって、中間冷媒配管355内を通流する。
The third refrigerant C3 that has passed through the primary-side refrigerant-
このようにして、ヒートポンプユニット35における二次側冷媒−冷媒熱交換器352にて熱交換によって加温された第二冷媒C2は、二次側冷媒配管34を通流することで、二次側水−冷媒熱交換器33に達する。そして、この二次側水−冷媒熱交換器33にて第二冷媒C2と水道水との熱交換が行われることで、水道水が加温される。二次側水−冷媒熱交換器33にて加温された水道水は、水処理装置12に供給される。
Thus, the second refrigerant C2 heated by heat exchange in the secondary-side refrigerant-
上述のように、本実施形態の供給水加温装置13においては、水処理装置12に供給される水道水が、透析廃液から回収された熱によって加温される。このため、既存の透析システム(水処理装置12から透析装置11まで)に備えられている既存の加温器(電気ヒータ)の使用量を抑制することが可能となる。一方で、ヒートポンプユニット35の運転の際の、第一冷媒C1、第二冷媒C2及び第三冷媒C3の循環のための電力消費量は、同様の熱効果を電気ヒータによって実現する場合や、これらの冷媒に代えて水を用いた場合よりも、極めて少ない値となる。したがって、本実施形態の構成によれば、所定温度の透析用水を得るための加温用電力消費量が良好に削減される。
As described above, in the supply
また、本実施形態の供給水加温装置13においては、透析廃液からの熱回収を行うための一次側水−冷媒熱交換器31が、透析装置11の近く(すなわち廃液流路15における上流部に対応する位置)に設けられている。これにより、良好な熱回収効率が得られる。
Further, in the supply
また、本実施形態の供給水加温装置13においては、透析廃液からの熱回収が行われる一次側水−冷媒熱交換器31を通流する媒体は、常温常圧で気体の第一冷媒C1である。また、一次側水−冷媒熱交換器31は、上述のように、衛生的観点からヒートポンプユニット35から離れた位置に設けられている。さらに、ヒートポンプユニット35の内部を通流する媒体は、常温常圧で気体の、第一冷媒C1、第二冷媒C2及び第三冷媒C3である。したがって、仮に、一次側水−冷媒熱交換器31の内部にて孔食等が発生しても、これによって、二次側水−冷媒熱交換器33を通流する水道水が汚染されることが、良好に防止される。
Further, in the supply
本実施形態の供給水加温装置13は、透析システム10における、水処理装置12よりも水道水の通流経路における上流側の原水導入路16と、透析装置11よりも透析廃液の通流経路における下流側の廃液流路15と、に対応して設けられている。このため、本実施形態の供給水加温装置13を既存の透析システムに適用する際には、当該既存の透析システムにおける内部構成を変更する必要がない(あるいは最小限の変更で充分である)。したがって、本実施形態の供給水加温装置13は、既存の透析システムに対して、その水道水導入路及び透析廃液排水路に接続するだけで容易に適用することができる。
In the
また、本実施形態の供給水加温装置13においては、サービスポート356を介して一次側冷媒配管32から第一冷媒C1を排出する(具体的には冷媒回収機をサービスポート356に接続する)ことで、一次側水−冷媒熱交換器31の取り外しや交換が容易に行われる。同様に、サービスポート356を介して二次側冷媒配管34から第二冷媒C2を排出することで、二次側水−冷媒熱交換器33の取り外しや交換が容易に行われる。
Moreover, in the supply
<変形例>
なお、上述の実施形態は、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を、単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の実施形態に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。
<Modification>
It should be noted that the above-described embodiments are merely examples of typical embodiments of the present invention that the applicant has considered to be the best at the time of filing of the present application. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment. Therefore, it goes without saying that various modifications can be made to the above-described embodiment within the scope not changing the essential part of the present invention.
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部材に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部材の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が援用され得るものとする。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、上述の実施形態及び複数の変形例のうちの全部又は一部の構成が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。 Hereinafter, some typical modifications will be exemplified. In the following description of the modified examples, the same reference numerals as those in the above embodiment can be used for members having the same configuration and function as those described in the above embodiment. And about description of this member, the description in the above-mentioned embodiment shall be used in the range which is not technically consistent. Needless to say, the modifications are not limited to those listed below. In addition, all or a part of the configuration of the above-described embodiment and the plurality of modified examples may be applied in a composite manner as appropriate within a technically consistent range.
ヒートポンプユニット35には、一次冷媒貯留部321と、一次冷媒送出ポンプ322と、逆止弁323と、逆止弁341と、が設けられていてもよい。
The
本発明の「供給水」は、水道水に限定されない。すなわち、例えば、RO膜に供給される前に前処理を施された水(上述の「処理水」すなわちRO原水)の加温に対しても、本発明は好適に適用可能である。また、水処理装置12から排出された水(特にRO膜による逆浸透処理の際に生じた排水であるRO排水)は、水道水よりも温度が高い場合が多い。このため、かかるRO排水と水道水との熱交換を行うための熱交換器が別途追加されてもよい。 The “supply water” of the present invention is not limited to tap water. That is, for example, the present invention can be suitably applied to the heating of water that has been pretreated before being supplied to the RO membrane (the above-mentioned “treated water”, that is, RO raw water). In addition, the water discharged from the water treatment device 12 (particularly, RO drainage generated during reverse osmosis treatment using an RO membrane) often has a higher temperature than tap water. For this reason, the heat exchanger for performing heat exchange with this RO drainage and tap water may be added separately.
透析装置11において、上述した図示しない廃液タンクは、なくてもよい。また、透析装置11は、個人用の小型機であってもよい。
In the
上述のように透析装置11が個人用の小型機であること等により、一次側水−冷媒熱交換器31とヒートポンプユニット35とが近接している場合、一次側水−冷媒熱交換器31を一次側冷媒−冷媒熱交換器351よりも高い位置に配置することで、一次冷媒貯留部321及び一次冷媒送出ポンプ322は省略可能となる。一方、二次側水−冷媒熱交換器33とヒートポンプユニット35(二次側冷媒−冷媒熱交換器352)との位置関係によっては、二次側冷媒配管34に冷媒送出用のポンプが設けられていてもよい。図2は、かかる変形例に対応する構成を示すものである。
As described above, when the primary side water-
すなわち、図2に示されているように、二次側冷媒配管34における、二次側水−冷媒熱交換器33と逆止弁341との間の位置(すなわち逆止弁341よりも冷媒通流方向上流側の位置)には、二次冷媒送出ポンプ342及び二次冷媒貯留部343が設けられていてもよい。二次冷媒送出ポンプ342は、二次冷媒貯留部343よりも冷媒通流方向下流側の位置に設けられていて、逆止弁341に向かう方向に第二冷媒C2を送出するようになっている。二次冷媒貯留部343は、液体状態の第二冷媒C2を貯留可能に設けられている。
That is, as shown in FIG. 2, the position of the secondary-
第一冷媒C1、第二冷媒C2、及び第三冷媒C3は、それぞれ異なる種類の冷媒であってもよい。あるいは、第一冷媒C1、第二冷媒C2、及び第三冷媒C3のうちのいずれか1つと残りの2つとで、冷媒の種類が異なっていてもよい。なお、冷媒としては、上述した具体例のR134aの他、炭酸ガス等も利用可能である。但し、水質管理が充分に行われていれば、第一冷媒C1及び第二冷媒C2のうちのいずれか一方あるいは双方は、水であってもよい。この場合、冷媒に代えて用いられる水の循環配管周りの構成は、適宜調整され得る(例えばポンプ装着等)。 The first refrigerant C1, the second refrigerant C2, and the third refrigerant C3 may be different types of refrigerants. Alternatively, the type of the refrigerant may be different between any one of the first refrigerant C1, the second refrigerant C2, and the third refrigerant C3 and the remaining two. As the refrigerant, carbon dioxide gas or the like can be used in addition to R134a in the specific example described above. However, if water quality management is sufficiently performed, one or both of the first refrigerant C1 and the second refrigerant C2 may be water. In this case, the configuration around the water circulation pipe used instead of the refrigerant can be adjusted as appropriate (for example, with a pump attached).
図3は、かかる変形例に対応する構成を示すものである。図3に示されている変形例は、図1や図2における第一冷媒C1に代えて、水である第一熱媒体C1’を用いた場合を示す。この場合、図1や図2における一次側水−冷媒熱交換器31に代えて、透析廃液と第一熱媒体C1’との熱交換を行うための一次側水−熱媒体熱交換器31’が設けられている。また、一次側冷媒配管32に代えて、水である第一熱媒体C1’の流路である一次側熱媒体配管32’が用いられている。
FIG. 3 shows a configuration corresponding to such a modification. The modification shown in FIG. 3 shows a case where a first heat medium C1 'that is water is used in place of the first refrigerant C1 in FIGS. In this case, it replaces with the primary side water-
一次側熱媒体配管32’における、第一熱媒体C1’の流路に沿って、第一熱媒体貯留タンク321’と、第一熱媒体送出ポンプ322’と、逆止弁323’と、が設けられている。第一熱媒体貯留タンク321’、第一熱媒体送出ポンプ322’、及び逆止弁323’は、ヒートポンプユニット35よりも第一熱媒体C1’の通流方向下流側にて、同方向に沿ってこの順に配置されている。
A first heat
第一熱媒体貯留タンク321’は、一次側熱媒体配管32’から分岐する1本の配管と接続されている。この第一熱媒体貯留タンク321’は、周知の密閉型膨張タンク(より詳細には隔膜式膨張タンク)であって、水である第一熱媒体C1’を、温度変化に伴う容積変化を吸収しつつ貯留可能に構成されている。すなわち、第一熱媒体貯留タンク321’は、温度変化に伴う第一熱媒体C1’の容積変化に応じて、一次側熱媒体配管32’との間で第一熱媒体C1’の授受を行うようになっている。
The first heat medium storage tank 321 'is connected to one pipe branched from the primary side heat medium pipe 32'. The first heat
第一熱媒体送出ポンプ322’は、第一熱媒体C1’を、一次側水−熱媒体熱交換器31’に向けて送出するように設けられている。逆止弁323’は、第一熱媒体送出ポンプ322’から一次側水−熱媒体熱交換器31’に向かう第一熱媒体C1’の通流を許容する一方で、その逆方向の通流を阻止するように設けられている。また、ヒートポンプユニット35においては、第一熱媒体C1’と第三冷媒C3との間で熱交換を行うための一次側熱媒体−冷媒熱交換器351’が設けられている。
The first heat medium delivery pump 322 'is provided to deliver the first heat medium C1' toward the primary side water-heat medium heat exchanger 31 '. The
また、図3に示されているように、供給水加温装置13には、透析廃液熱回収槽401が設けられていてもよい。この透析廃液熱回収槽401は、第一槽401aと、第二槽401bと、両者を仕切るための仕切板401cと、を備えている。第一槽401aは、廃液流路15から透析廃液が流入するように設けられている。第二槽401bは、第一槽401aから廃液熱回収配管402及び廃液送出ポンプ403によって取り出されて一次側水−熱媒体熱交換器31’(あるいは一次側水−冷媒熱交換器31)にて熱交換に供された透析廃液を貯留可能に設けられている。また、仕切板401cは、第二槽401bの上端部から溢れ出た透析廃液の一部を第一槽401aに還流させつつ残部を外部に排出するように設けられている。
Further, as shown in FIG. 3, the feed
廃液熱回収配管402は、透析廃液熱回収槽401における第一槽401aから一次側水−熱媒体熱交換器31’を経て第二槽401bに至る透析廃液の流路(循環経路)を形成するように設けられている。また、廃液送出ポンプ403は、上述の透析廃液の流路に沿って透析廃液を通流させるように、廃液熱回収配管402に介装されている。
The waste liquid
なお、図3に示されている構成もまた、適宜変容され得ることは、いうまでもない。すなわち、例えば、第二冷媒C2に代えて水を用いる場合は、二次冷媒貯留部343に代えて、上述の第一熱媒体貯留タンク321’と同様の膨張タンクが用いられる。
Needless to say, the configuration shown in FIG. 3 can also be changed as appropriate. That is, for example, when water is used instead of the second refrigerant C2, an expansion tank similar to the above-described first heat medium storage tank 321 'is used instead of the secondary
また、本願の出願時点において、「ブライン」は「水」と均等なものであることは、いうまでもないが、念のため付言する。 Further, it goes without saying that “brine” is equivalent to “water” at the time of filing of the present application.
10…透析システム、11…透析装置、12…水処理装置、13…供給水加温装置、14…透析用水導入路、15…廃液流路、16…原水導入路、17…原水供給口、21…処理モジュール、22…加温器、31…一次側水−冷媒熱交換器、32…一次側冷媒配管、321…一次冷媒貯留部、322…一次冷媒送出ポンプ、323…逆止弁、33…二次側水−冷媒熱交換器、34…二次側冷媒配管、341…逆止弁、35…ヒートポンプユニット、351…一次側冷媒−冷媒熱交換器、352…二次側冷媒−冷媒熱交換器、353…圧縮機、354…膨張弁、355…中間冷媒配管、356…サービスポート、36…バイパス流路、37…バイパス制御弁、38…バイパス制御弁、39…バイパス制御弁、C1…第一冷媒、C2…第二冷媒、C3…第三冷媒。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記透析装置から排出された透析廃液と第一熱媒体との熱交換により、前記透析廃液から熱を回収するように設けられた、一次側水−熱媒体熱交換器と、
前記供給水と常温常圧で気体の冷媒である第二熱媒体との熱交換により、前記供給水を加温するように設けられた、二次側水−熱媒体熱交換器と、
前記第一熱媒体が通流する循環配管である一次側熱媒体配管を介して前記一次側水−熱媒体熱交換器に接続されていて前記第一熱媒体と常温常圧で気体の熱媒体である第三熱媒体との間で熱交換を行うように設けられた一次側熱媒体−熱媒体熱交換器と、前記第二熱媒体が通流する循環配管である二次側熱媒体配管を介して前記二次側水−熱媒体熱交換器に接続されていて前記第二熱媒体と前記第三熱媒体との間で熱交換を行うように設けられた二次側熱媒体−熱媒体熱交換器と、前記一次側熱媒体−熱媒体熱交換器と前記二次側熱媒体−熱媒体熱交換器とを接続するように設けられた循環配管であって前記第三熱媒体が通流する中間熱媒体配管に介装された、圧縮機及び膨張弁と、を備えた、ヒートポンプと、
を備えたことを特徴とする、供給水加温装置。 A supply water heating device configured to heat supply water supplied toward the dialyzer side,
A primary water-heat medium heat exchanger provided to recover heat from the dialysis waste liquid by heat exchange between the dialysis waste liquid discharged from the dialyzer and the first heat medium;
A secondary water-heat medium heat exchanger provided to heat the supply water by heat exchange between the supply water and a second heat medium that is a gaseous refrigerant at normal temperature and normal pressure;
The first heat medium is connected to the primary side water-heat medium heat exchanger through a primary heat medium pipe that is a circulation pipe through which the first heat medium flows, and is a gas heat medium at normal temperature and normal pressure with the first heat medium. A primary side heat medium-heat medium heat exchanger provided to exchange heat with the third heat medium, and a secondary side heat medium pipe that is a circulation pipe through which the second heat medium flows. The secondary side heat medium-heat is connected to the secondary side water-heat medium heat exchanger via the heat exchanger and is provided to exchange heat between the second heat medium and the third heat medium. A medium heat exchanger, a circulation pipe provided to connect the primary side heat medium-heat medium heat exchanger and the secondary side heat medium-heat medium heat exchanger, wherein the third heat medium is A heat pump provided with a compressor and an expansion valve interposed in a flowing intermediate heat medium pipe;
A feed water warming device comprising:
前記一次側熱媒体配管に介装されたシールレスポンプであって、前記一次熱媒体貯留部に貯留された液体状態の前記第一熱媒体を前記一次側水−熱媒体熱交換器に向けて送出するように設けられた、一次熱媒体送出ポンプと、
をさらに備えたことを特徴とする、請求項1又は2に記載の供給水加温装置。 A primary heat medium storage unit that is interposed in the primary heat medium pipe and provided to store the first heat medium in a liquid state;
A sealless pump interposed in the primary heat medium pipe, the liquid first heat medium stored in the primary heat medium storage unit being directed toward the primary water-heat medium heat exchanger. A primary heat medium delivery pump provided for delivery;
The supply water warming device according to claim 1, further comprising:
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