JP2015116511A - 医薬精製水製造装置および医薬精製水の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遊離塩素を含む被処理水に還元剤を添加した場合に、被処理水中の濃度に偏りが生じにくく、逆浸透膜の耐用期間を長くしやすい医薬精製水製造装置等を提供する。【解決手段】遊離塩素を含む常水を精製し、医薬用の水である医薬精製水を製造する精製水製造ユニット１であって、常水を逆浸透膜を通過させることで精製を行なうＲＯユニット３０と、常水をＲＯユニット３０に供給する配管Ｑ１と、常水に含まれる遊離塩素を還元する還元剤を配管Ｑ１に供給する還元剤供給部１０と、を備え、配管Ｑ１および／または還元剤供給部１０は、常水中の還元剤の濃度を均一化するための均一化手段を備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、医薬精製水の製造装置に関し、より詳しくは、被処理水を逆浸透膜に通して精製する逆浸透膜部を備える医薬精製水の製造装置に関する。

例えば、医薬用の水である医薬精製水が用いられる場合がある。この医薬精製水は、被処理水を逆浸透膜を利用した処理装置等により精製することで製造されることが多い。そして被処理水として水道水や消毒処理を施した井水等を用いる場合は、被処理水中に遊離塩素が含まれることがある。
この遊離塩素は、逆浸透膜を劣化させ、逆浸透膜の耐用期間を短縮させる。そのため被処理水から遊離塩素を除去した後に、逆浸透膜を通すことが必要である。

従来技術として、被処理水中の遊離塩素を除去するために活性炭を使用する方法がある。
また特許文献１には、逆浸透膜装置への供給水となる微量の塩素を含む供給水が流れる配管に、薬液タンク中の還元剤を注入して流水中の塩素を還元し、その酸化還元電位を酸化還元電位計で測定して、その測定値又はその変化から還元剤の注入状況を判定する残留塩素濃度の管理方法が開示されている。

特開２００４−３３８００号公報

しかしながら、遊離塩素を除去するために活性炭を使用する方法は、装置の製造コストが上昇しやすくなる。また遊離塩素のない雰囲気になることから細菌が繁殖しやすい問題がある。
また遊離塩素を除去するために活性炭を使用せず、被処理水に還元剤を添加する方法では、被処理水中の遊離塩素の濃度に偏りが生じたときに遊離塩素が十分に除去されない箇所が生じ、その結果、逆浸透膜の耐用期間を短縮させる問題がある。
さらに還元剤の注入状況を判定するために酸化還元電位を測定する方法は、酸化還元電位を測定する装置が一般的に高価であることと、この装置に使用される電極の交換や校正を行なう必要があるため、メンテナンスに要する費用と労力が大きいという問題がある。

本発明は、従来の技術が有する上記の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明の目的は、被処理水中の還元剤の濃度に偏りが生じにくく、逆浸透膜の耐用期間を長くしやすい医薬精製水製造装置等を提供しようとするものである。

かくして本発明によれば、遊離塩素を含む被処理水を精製し、医薬用の水である医薬精製水を製造する医薬精製水製造装置であって、被処理水を逆浸透膜を通過させることで精製を行なう逆浸透膜部と、被処理水を逆浸透膜部に供給する被処理水供給部と、被処理水に含まれる遊離塩素を還元する還元剤を被処理水供給部に供給する還元剤供給部と、を備え、被処理水供給部および／または還元剤供給部は、被処理水中の還元剤の濃度を均一化するための均一化手段を備えることを特徴とする医薬精製水製造装置が提供される。

ここで、還元剤供給部は、均一化手段として吸い込み工程の期間よりも吐き出し工程の期間が長いポンプを備えることができる。またこのとき還元剤供給部は、ポンプへの還元剤の吸い込みを検知する検知手段をさらに備えることが好ましい。
また被処理水供給部は、均一化手段として時間差式インラインミキサを備えることができ、さらに均一化手段としてプレフィルタを備えることもできる。

さらに本発明によれば、遊離塩素を含む被処理水を精製し、医薬用の水である医薬精製水を製造する医薬精製水の製造方法であって、被処理水を逆浸透膜を通過させることで精製を行なう精製工程と、被処理水を逆浸透膜部に供給する被処理水供給工程と、被処理水に含まれる遊離塩素を還元する還元剤を供給する還元剤供給工程と、を含み、被処理水供給工程および／または還元剤供給工程では、被処理水中の還元剤の濃度を均一化するための均一化工程を含むことを特徴とする医薬精製水の製造方法が提供される。

本発明によれば、遊離塩素を含む被処理水に還元剤を添加した場合に、被処理水中の濃度に偏りが生じにくく、逆浸透膜の耐用期間を長くしやすい医薬精製水製造装置等を提供することができる。

本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置の第１の実施の形態について説明した図である。 （ａ）は、吸い込み工程の時間よりも吐き出し工程の時間が長いポンプを使用した場合に、配管に供給される還元剤の濃度について説明した図である。（ｂ）は、吸い込み工程の時間と吐き出し工程の時間が同じポンプを使用した場合に、配管に供給される還元剤の濃度について説明した図である。 本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置の第２の実施の形態について説明した図である。 （ａ）〜（ｂ）は、時間差式インラインミキサの構成について説明した図である。 本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置の第３の実施の形態について説明した図である。 プレフィルタの構成について説明した図である。 精製水製造ユニットの第１の実施の形態における動作または精製水の製造方法について説明したフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態（以下、発明の実施の形態）について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は本実施の形態を説明するためのものであり、実際の大きさを表すものではない。

（医薬精製水）
本実施の形態で医薬精製水は、医薬用の水であり、日本薬局方の医薬品各条で規定されている精製水である。この精製水は、有機体炭素が０．５０ｍｇ／Ｌ以下であるとともに、導電率（２５℃）が２．１μＳ／ｃｍ以下である基準を満たす水であることが必要である。精製水は、医療器具の洗浄；溶解剤として製剤、試薬、試液の調整；コンタクトレンズの洗浄剤、保存剤の調整等の用途に用いられる。

（被処理水）
本実施の形態では、被処理水は、例えば、日本薬局方の医薬品各条で規定されている常水である。この常水は、水道法第４条に基づく水質基準に適合することが求められている。より具体的には、水質基準として、平成１５年厚生労働省令第１０１号により５０項目が定められている。またこの基準と併せてアンモニウムが、「０．０５ｍｇ／Ｌ以下」の規格に適合することが求められる。
常水としては、例えば、水道水や消毒処理を施した井水が用いられる。そのため常水には、消毒のために使用された塩素剤に起因する遊離塩素が含まれるのが通常である。塩素剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）が用いられる。そしてこれに起因する遊離塩素としては、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）、次亜塩素酸イオン（ＯＣｌ⁻）等が挙げられる。

（逆浸透膜）
逆浸透膜は、概ね１ｎｍ〜２ｎｍの大きさの孔が多数形成された膜であり、水は透過するが、イオンは透過しない性質を有する。そのため常水から塩類やイオンを除去し、精製を行なうことができる。逆浸透膜としては、例えば、ポリアミド膜が例示される。このポリアミド膜は、遊離塩素によりアミド結合が切断されるため、これにより劣化が生じ、耐用期間が短くなる。

（還元剤）
本実施の形態では、還元剤は、チオ硫酸ナトリウム（Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３）、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_３）、亜硫酸水素ナトリウム（ＮａＨＳＯ_３）などが使用される。これらの還元剤と上記遊離塩素とが中和反応し、遊離塩素が常水から除去される。
この場合、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムのそれぞれと次亜塩素酸との反応式は、

Ｎａ_２Ｓ_２Ｏ_３＋４ＨＯＣｌ＋Ｈ_２Ｏ→２ＮａＣｌ＋２Ｈ_２ＳＯ_４＋２ＨＣｌ
Ｎａ_２ＳＯ_３＋ＨＯＣｌ→Ｎａ_２ＳＯ_４＋ＨＣｌ
ＮａＨＳＯ_３＋ＨＯＣｌ→ＮａＨＳＯ_４＋ＨＣｌ

となる。

［第１の実施の形態］
次に、図面に基づき、本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置の第１の実施の形態について説明を行う。

図１は、本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置の第１の実施の形態について説明した図である。
図示する医薬精製水製造装置の一例である精製水製造ユニット１は、常水を精製し精製水とするためのユニットとして、常水に還元剤を供給する還元剤供給部１０と、逆浸透膜を備えたＲＯユニット３０と、Ｃａイオンを除去するＣａポリッシャ４０と、常水からさらにイオンを除去するＥＤＩ（Electrodeionization：連続電気再生式純水装置）ユニット５０とを備える。また精製水製造ユニット１は、精製水を貯留する精製水タンク６０をさらに備える。

ＲＯユニット３０、Ｃａポリッシャ４０、ＥＤＩユニット５０、精製水タンク６０は、ステンレスや樹脂等からなる配管Ｑ１、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５により直列に接続される。また配管Ｑ１の途中には、ポンプＰ１がさらに設けられる。
精製水製造ユニット１に供給された常水は、ポンプＰ１により発生する圧力により各ユニットに順に供給され、それぞれのユニットにより順次処理される。そして最終的に精製水タンク６０に貯留される。なお配管Ｑ１は、本実施の形態では、被処理水である常水をＲＯユニット３０に供給する被処理水供給部として捉えることができる。

還元剤供給部１０は、常水に含まれる遊離塩素を還元する還元剤を配管Ｑ１に供給する。還元剤供給部１０は、還元剤タンク１１と、撹拌機１２と、フローチェッカ１３と、還元剤供給ポンプＰ２とを備える。フローチェッカ１３と還元剤供給ポンプＰ２とは、図示するように配管Ｑ６の途中に設けられる。

本実施の形態では、還元剤として亜硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_３）が用いられる。この亜硫酸ナトリウムは、還元剤タンク１１に固形の状態で添加され、さらに常水を加え撹拌機１２により撹拌することで、所定の濃度の亜硫酸ナトリウム溶液に調製される。亜硫酸ナトリウム溶液は、例えば、１ｗｔ％〜１０ｗｔ％の濃度とすることが好ましい。

そして調製された亜硫酸ナトリウム溶液は、還元剤供給ポンプＰ２により送出され、配管Ｑ６を介して配管Ｑ１に供給される。またこのときフローチェッカ１３により還元剤の送液状態が検知される。フローチェッカ１３は、還元剤供給ポンプＰ２の上流側に設けられる。よってフローチェッカ１３は、還元剤供給ポンプＰ２への還元剤の吸い込みを検知する検知手段として機能する。フローチェッカ１３としては、例えば株式会社イワキ製のフローチェッカ等を使用することができる。

フローチェッカ１３は、内部にフロート室を備え、フロート室には、還元剤供給ポンプＰ２への還元剤の吸い込みと連動して上下動する磁石を内蔵したフロートが収容されている。またフロートと対向するようにセンサが設けられている。このセンサは、フロートの上下動によって生じる磁束の変化を検知する磁気スイッチとなっており、フローチェッカ出力信号を出力する。この構成によればセンサは接液しないので、取扱いが容易であるという特徴を有する。この形態のフローチェッカ１３によれば、還元剤の送液状態は、パルス信号としてのフローチェッカ出力信号により検知することができる。

なお図示はしていないが、精製水製造ユニット１全体を制御する制御部等にこのパルス信号を出力し、還元剤供給ポンプＰ２の動作をモニタリングしてもよい。この場合、パルス信号が所定期間に所定量検知されなくなったときは、還元剤供給ポンプＰ２の動作に異常が発生したと判断することができる。このとき制御部は、警告を発するようにし、さらに精製水製造ユニット１の運転を中止するようにしてもよい。

還元剤供給部１０により供給された亜硫酸ナトリウムにより常水中に含まれる遊離塩素は、配管Ｑ１中で還元され、常水中から除去される。

ＲＯユニット３０は、常水を逆浸透膜を通過させることで精製を行なう逆浸透膜部の一例である。ＲＯユニット３０は、上述の逆浸透膜が内蔵されており、常水を逆浸透膜を通過させることで、常水中の塩類やイオンを取り除くことができる。本実施の形態では、還元剤供給部１０により供給された亜硫酸ナトリウムにより常水中の遊離塩素が除去されているため、逆浸透膜の耐用期間をより長くすることができる。なお遊離塩素と反応せず、残留した還元剤は、このＲＯユニット３０で除去される。

Ｃａポリッシャ４０は、カルシウムイオン（Ｃａ^２＋）やマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）などを除去するための装置である。次のＥＤＩユニット５０は、処理を行なう際にＣａイオンが含まれていると、装置内部にＣａが析出しスケールとなって陽イオン交換膜や陰イオン交換膜の膜面の目詰まりが生じやすくなる。そのためＣａポリッシャ４０により予めＣａイオンを除去しておく。Ｃａポリッシャ４０内部には、陽イオン交換樹脂が充填されており、ＲＯユニット３０を通過後の常水をこの陽イオン交換樹脂に通水することで、Ｃａイオンを除去することができる。

ＥＤＩユニット５０は、陽イオンを通過させる陽イオン交換膜と陰イオンを通過させる陰イオン交換膜の間に陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を充填した構造を一単位とし、この単位を複数並べる構成を採る。そしてこれらが並ぶ方向の両側に陽電極と陰電極を設け、これらの電極間に直流電圧を印可する。

この場合、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂が充填された箇所（脱塩室）にＣａポリッシャ４０を通過後の常水を通水すると、この中に含まれる陽イオンと陰イオンが、それぞれ陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂により除去される。さらに陽イオン交換樹脂により除去された陽イオンは、直流電圧の作用により陰電極側に引きつけられ、陽イオン交換膜を通過して、上記単位間の空間（濃縮室）に染み出てくる。また陰イオンも同様に、直流電圧の作用により陽電極側に引きつけられ、陰イオン交換膜を通過して、濃縮室に染み出てくる。その結果、脱塩室からは、Ｃａポリッシャ４０を通過後の常水から陽イオンおよび陰イオンが除去された精製水が得られる。一方、濃縮室からは、陽イオンおよび陰イオンを多く含む水が、排水として装置外に排出される。

この構成によれば、Ｃａポリッシャ４０を通過後の常水から陽イオンおよび陰イオンを除去して精製水を得るとともに、除去された陽イオンおよび陰イオンは、濃縮されて装置外に排出される。即ち、陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂に吸着された各種イオンを、イオン交換膜を使用した電気透析により、連続再生が行なわれる。その結果、陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂の再生処理を行なう頻度が低減され、処理費用がより廉価となる。

しかしながら還元剤供給部１０から配管Ｑ１に単に還元剤を供給するだけでは、常水中の還元剤の濃度が不均一となりやすい。この場合、常水中では、還元剤が十分に存在し、遊離塩素が十分に除去される箇所と、還元剤が不足し、遊離塩素が除去されずに残留する箇所が生じ、還元剤の濃度に偏りが生じる。そしてその結果、遊離塩素の一部がＲＯユニット３０に到達し、ＲＯユニット３０中の逆浸透膜を劣化させる現象が生じる。

そこで本実施の形態の精製水製造ユニット１では、常水中の還元剤の濃度を均一化するための均一化手段を設けている。この場合均一化手段は、還元剤供給部１０の還元剤供給ポンプＰ２である。

本実施の形態の還元剤供給ポンプＰ２は、吸い込み工程の時間よりも吐き出し工程の時間が長いポンプである。つまりポンプには、吸い込み工程と吐き出し工程があり、還元剤を配管Ｑ１に供給する吐き出し工程の期間は、還元剤が供給されるが、吸い込み工程の期間は、還元剤が供給されなくなる。そのため吸い込み工程の期間に配管Ｑ１を流通する常水には、還元剤が十分な量供給されにくくなる。本実施の形態では、吸い込み工程の時間よりも吐き出し工程の時間を長くするため、還元剤が供給されなくなる期間を、より短くすることができる。そのため還元剤が供給されなくなる常水の量がより少なくなる。その結果、配管Ｑ１中を流通する常水は、ＲＯユニット３０に到達するまでに、自然に撹拌されやすくなり、遊離塩素が除去されずに残留する箇所が生じにくくなる。

図２（ａ）は、吸い込み工程の時間よりも吐き出し工程の時間が長いポンプを使用した場合に、配管Ｑ１に供給される還元剤の濃度について説明した図である。また図２（ｂ）は、吸い込み工程と吐き出し工程の時間が同じポンプを使用した場合に、配管Ｑ１に供給される還元剤の濃度について説明した図である。ここで横軸は、時間を表し、縦軸は、還元剤の濃度を表す。
図２（ａ）に示すように吸い込み工程の時間よりも吐き出し工程の時間が長いポンプの場合は、還元剤の濃度の偏りが生じる時間帯が少なく、そのため配管Ｑ１中を流通する常水は、ＲＯユニット３０に到達するまでに還元剤の濃度が均一化する。
一方、図２（ｂ）に示すように吸い込み工程の時間と吐き出し工程の時間が同じポンプの場合は、還元剤の濃度の偏りが生じる時間帯が多く、そのため配管Ｑ１中を流通する常水は、ＲＯユニット３０に到達するまでに還元剤の濃度が均一化しにくい。

本実施の形態では、吸い込み工程の時間よりも吐き出し工程の時間が２倍から１００倍であることが好ましい。吸い込み工程の時間よりも吐き出し工程の時間が２倍未満であると、配管Ｑ１中を流通する還元剤の偏りがより生じやすくなり、吸い込み工程の時間よりも吐き出し工程の時間が１００倍を超えることは、通常の実操業では稀であるため、上限は１００倍とした。

この動作を実現する還元剤供給ポンプＰ２としては、例えば、吸い込み工程と吐き出し工程とで動作速度を変更することができる還元剤供給ポンプＰ２が挙げられる。即ち、吸い込み工程では、還元剤供給ポンプＰ２の動作速度を大きくし、一方、吐き出し工程では、還元剤供給ポンプＰ２の動作速度を小さくする。これにより上記動作を実現することができる。このような還元剤供給ポンプＰ２としては、例えば、ステッピングポンプやサーボモータ駆動ポンプを使用することができる。さらに具体的には、例えば、ステッピングポンプであるグルンドフォスポンプ株式会社製のスマートデジタル定量ポンプＤＤＡ等を使用することができる。

またこのような還元剤供給ポンプＰ２を使用した場合は、吐き出し工程における流量よりも吸い込み工程における流量の方が大きくなる。そのため上述したようにフローチェッカ１３は、還元剤供給ポンプＰ２への還元剤の吸い込みを検知するために、還元剤供給ポンプＰ２の上流側のより検知しやすい位置に設置することが好ましい。

［第２の実施の形態］
次に本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置の第２の実施の形態について説明を行う。

図３は、本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置の第２の実施の形態について説明した図である。
図示する精製水製造ユニット１は、図１で示した精製水製造ユニット１に対し、還元剤供給部１０、ＲＯユニット３０、Ｃａポリッシャ４０、ＥＤＩユニット５０、精製水タンク６０を備える点では同様である。一方、本実施の形態の精製水製造ユニット１は、図１で示した精製水製造ユニット１に加えて、時間差式インラインミキサ２１を備える。さらに本実施の形態の精製水製造ユニット１は、時間差式インラインミキサ２１とＲＯユニット３０とを接続する配管Ｑ２を備え、ポンプＰ１は、配管Ｑ２の途中に設けられる。
この場合、なお配管Ｑ１、Ｑ２は、本実施の形態では、被処理水である常水をＲＯユニット３０に供給する被処理水供給部として捉えることができる。

還元剤供給部１０、ＲＯユニット３０、Ｃａポリッシャ４０、ＥＤＩユニット５０、精製水タンク６０の構成は、図１で説明した場合と同様である。よってここでは、時間差式インラインミキサ２１について説明を行なう。

時間差式インラインミキサ２１は、本実施の形態では、均一化手段の一例である。時間差式インラインミキサ２１は、駆動部のない静的混合装置の一種であり、その内部構造により常水を撹拌し、常水中の還元剤の濃度の偏りを小さくして均一化することができる。そして時間差式インラインミキサ２１は、配管の断面方向の濃度の偏りを小さくすることができるとともに流れ方向の濃度の偏りを小さくすることができる特性を有する。一方、通常のインラインミキサは、配管の断面方向の濃度の偏りを小さくすることはできるが、流れ方向の濃度の偏りは小さくなりにくい。本実施の形態では、時間差式インラインミキサ２１として、例えば、旭有機材工業株式会社製の時間差式インラインミキサＡＶＴＤＭを用いることができる。

図４（ａ）〜（ｂ）は、時間差式インラインミキサ２１の構成について説明した図である。
このうち図４（ａ）は、時間差式インラインミキサ２１を構成する各機構部について示している。図４（ａ）に示すように時間差式インラインミキサ２１は、ハウジング部２１１と、エレメント部２１２と、接続部２１３ａ、２１３ｂとを備える。

ハウジング部２１１は、円筒形状をなし、その内部にエレメント部２１２を内蔵する。またハウジング部２１１の長尺方向両側には、接続部２１３ａと接続部２１３ｂとがそれぞれ接続する。常水は、接続部２１３ａから流入し、ハウジング部２１１内部を流通して、接続部２１３ｂから流出する。即ち、図４（ａ）では、常水は、右方向に流通する。

エレメント部２１２は、螺旋状に形成されたフィン２１２ａを有する。このフィン２１２ａの外径は、ハウジング部２１１の内径とほぼ同じとなるように形成される。そのため
このフィン２１２ａに沿って螺旋状に常水を流すことができる。またエレメント部２１２は、常水の流れ方向（図４（ａ）では、右方向）に行くに従い、その直径が大きくなるように形成されている。つまりエレメント部２１２は、フィン２１２ａを除くと、全体として概ね三角錐形状をなす。そして接続部２１３ｂの近辺で、ハウジング部２１１の内径と同一となり、ハウジング部２１１と接続する。

また図４（ｂ）は、エレメント部２１２の断面構造をさらに示した図である。
図４（ｂ）に示すように、エレメント部２１２は、内部が中空となっており、フィン２１２ａの間となる箇所に孔部２１２ｂが複数形成されている。そしてこの孔部２１２ｂを通して、エレメント部２１２の外側であるハウジング部２１１側の空間と、エレメント部２１２の内側の空間とが接続する。これにより常水は、エレメント部２１２の外側から内側へ流入することができる。

この形態の時間差式インラインミキサ２１では、まず常水は、接続部２１３ａから時間差式インラインミキサ２１の内部に入る。そして次に常水は、接続部２１３ａからハウジング部２１１とエレメント部２１２の間の空間に流入する。

ハウジング部２１１とエレメント部２１２の間の空間に流入した常水は、フィン２１２ａの作用により螺旋状に流れつつ図中右方向に移動する。またそれとともにエレメント部２１２の内側に孔部２１２ｂを通して入り込む。エレメント部２１２の内側に入り込んだ常水は、図中右方向に直線的に流れ、接続部２１３ｂから流出する。

つまり常水は、エレメント部２１２に形成されたフィン２１２ａにより螺旋状に流れることで、その図中右方向の流れが遅くなる。一方、孔部２１２ｂを通してエレメント部２１２の内側に入り込んだ常水は、そのまま直線的に接続部２１３ｂから流出するため、図中右方向の流れとしては、より速くなる。そのため孔部２１２ｂを通してエレメント部２１２の内側に入り込んだ常水は、孔部２１２ｂ毎にその流路長が異なることになり、接続部２１３ａから接続部２１３ｂに到達するまでの時間に差が生じる。即ち、これにより常水の流れ方向で撹拌効果が生じ、その結果として常水中の還元剤の濃度の偏りを小さくして均一化することができる。

［第３の実施の形態］
次に本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置の第３の実施の形態について説明を行う。

図５は、本実施の形態が適用される医薬精製水製造装置の第３の実施の形態について説明した図である。
図示する精製水製造ユニット１は、図３で示した精製水製造ユニット１に対し、還元剤供給部１０、ＲＯユニット３０、Ｃａポリッシャ４０、ＥＤＩユニット５０、精製水タンク６０を備える点では同様である。さらに配管Ｑ１〜Ｑ５やポンプＰ１についても同様である。一方、本実施の形態の精製水製造ユニット１は、図３で示した精製水製造ユニット１の時間差式インラインミキサ２１に替えて、プレフィルタ２２を備える。

還元剤供給部１０、ＲＯユニット３０、Ｃａポリッシャ４０、ＥＤＩユニット５０、精製水タンク６０の構成は、図３で説明した場合と同様である。よってここでは、プレフィルタ２２について説明を行なう。

プレフィルタ２２は、通常は、微粒子等の固形分を除去するために用いられる。本実施の形態でも常水中から固形分を除去する作用は生じるが、本実施の形態では、均一化手段の一例としての役割を担う。

図６は、プレフィルタ２２の構成について説明した図である。
図示するようにプレフィルタ２２は、外筒部２２１と、フィルタ２２２と、流入部２２３と、流出部２２４と、円筒形状の中空部２２５とを備える。
プレフィルタ２２では、流入部２２３から常水が図中左方から外筒部２２１の内側に流入する。そして外筒部２２１の内部に配されたフィルタ２２２を通過し、フィルタ２２２の内部に侵入する。本実施の形態ではフィルタ２２２は、複数配され、円筒形状をしている。そしてそれぞれのフィルタ２２２の内部には、円筒形状の中空部２２５が形成されており、この円筒形状の中空部２２５は、流出部２２４と接続している。そのためフィルタ２２２を通過した常水は、円筒形状の中空部２２５を介して流出部２２４からプレフィルタ２２の外部に流出する。この場合、流出部２２４から図中右方へ流出する。
この形態によれば、常水がプレフィルタ２２の内部に流入してから、フィルタ２２２を通過するまでの時間が様々であるため、常水の流れ方向で撹拌効果が生じ、その結果として常水中の還元剤の濃度の偏りを小さくして均一化することができる。

プレフィルタ２２は、例えば、ポリプロピレン製の心材にポリプロピレン製の糸を巻き付けた糸巻きフィルタであり、目開きは、例えば約５μｍである。プレフィルタ２２としては、例えば、外筒部２２１として住友スリーエム株式会社製の５ＶＣＮタイプ等を使用することができ、フィルタ２２２として住友スリーエム株式会社製のＭｉｃｒｏ−Ｗｉｎｄ 糸巻きフィルタカートリッジ ＮＷシリーズ等を使用することができる。

次に精製水製造ユニット１の動作について説明を行なう。
図７は、精製水製造ユニット１の第１の実施の形態における動作または精製水の製造方法について説明したフローチャートである。
以下、図１、図７に基づき、精製水製造ユニット１の動作または精製水の製造方法について説明を行なう。

まず還元剤として亜硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_３）の調製を行なう（ステップ１０１）。具体的には、還元剤供給部１０の還元剤タンク１１に固形の亜硫酸ナトリウムを添加し、常水を加え撹拌機１２により撹拌することで、亜硫酸ナトリウム溶液を調製する。

次にポンプＰ１を動作させ、配管Ｑ１から常水の供給を開始する。それと同時に還元剤供給ポンプＰ２を動作させ、還元剤タンク１１から配管Ｑ６を介して還元剤を配管Ｑ１に供給する（ステップ１０２：還元剤供給工程）。なおこのステップ１０２では、還元剤は、吸い込み工程の時間よりも吐き出し工程の時間が長い還元剤供給ポンプＰ２により、ほぼ連続的に供給される。そのため供給される還元剤は、この時点で濃度がほぼ均一化する（均一化工程）。

この際に図示しない制御部は、フローチェッカ１３をモニタリングし、還元剤の供給の状態に異常がないか否かを監視する（ステップ１０３）。
そして異常が発生した場合（ステップ１０３でＹｅｓ）、制御部は、警告を発する（ステップ１０４）。またこのときポンプＰ１、還元剤供給ポンプＰ２の動作を停止して、精製水製造ユニット１の運転を停止してもよい。

一方、異常がない場合（ステップ１０３でＮｏ）、配管Ｑ１中で常水と還元剤が混合し、常水は、含まれる遊離塩素が除去されつつＲＯユニット３０に供給される（ステップ１０５：被処理水供給工程）。

次に遊離塩素が除去された常水は、ＲＯユニット３０において処理され、逆浸透膜を通過させることで精製が行なわれる（ステップ１０６：精製工程）。

さらにＲＯユニット３０で処理された常水は、配管Ｑ３を通り、Ｃａポリッシャ４０において処理され、Ｃａイオンが除去される（ステップ１０７）。

そしてＣａポリッシャ４０により処理された常水は、配管Ｑ４を通り、ＥＤＩユニット５０で処理され、さらに陽イオンや陰イオンが除去されて、精製水の基準を満たす水となる（ステップ１０８）。

以上の工程で製造された精製水は、配管Ｑ５を通り、精製水タンク６０に貯留される（ステップ１０９）。
そして制御部により精製水製造ユニット１の運転を終了するか否かが判定される（ステップ１１０）。
例えば、精製水の製造を終了したり、精製水製造ユニット１のメンテナンスのために、精製水製造ユニット１の運転を終了する場合（ステップ１１０でＹｅｓ）、ポンプＰ１、還元剤供給ポンプＰ２を停止して、精製水製造ユニット１の運転を停止する（ステップ１１１）。一方、精製水製造ユニット１の運転を終了しない場合（ステップ１１０でＮｏ）、ステップ１０３に戻る。

なお図７では、第１の実施の形態の場合について説明をしたが、第２の実施の形態では、ステップ１０５において、時間差式インラインミキサ２１により、還元剤の濃度がさらに均一化される。同様に第３の実施の形態では、ステップ１０５において、プレフィルタ２２により、還元剤の濃度がさらに均一化される。この場合、時間差式インラインミキサ２１やプレフィルタ２２を通過し後の常水は、配管Ｑ２を通りさらにＲＯユニット３０に供給される。またこの時間差式インラインミキサ２１や、プレフィルタ２２における処理についても、均一化工程と捉えることができる。

以上説明を行なった精製水製造ユニット１では、還元剤を除去するために活性炭を使用しないため、活性炭を使用することによる装置の製造コスト上昇、活性炭の微粉の生成、または細菌の繁殖等の問題は生じにくい。
また還元剤と常水を均一化する還元剤供給ポンプＰ２等の均一化手段を設けているため、還元剤がＲＯユニット３０の逆浸透膜に達することが生じにくく、逆浸透膜の耐用期間を長くすることができる。

また第２の実施の形態および第３の実施の形態では、還元剤供給ポンプＰ２として、吸い込み工程よりも吐き出し工程が長いポンプを使用していたが、時間差式インラインミキサ２１や、プレフィルタ２２を設置した場合、このようなポンプは必ずしも必要ではない。即ち、吸い込み工程と吐き出し工程とが同じ時間となる通常のポンプを使用してもよい。このようなポンプとしては、ダイヤフラムポンプを例示することができる。またこの場合、フローチェッカ１３は、還元剤供給ポンプＰ２の上流側に設ける必要は必ずしもなく、下流側であってもよい。
また時間差式インラインミキサ２１とプレフィルタ２２とを両方設置してもよい。

さらに以上詳述した例では、精製水を製造する場合について説明したが、上述した精製水製造ユニット１にさらに熱交換器等を設置することで、常水を熱水化して殺菌を行ない、殺菌精製水を製造する装置としてもよい。また熱交換器を付加して殺菌精製水を製造する精製水製造ユニット１の後段に、殺菌精製水をさらに精製するＵＦ（Ultrafiltration Membrane：限外ろ過膜）ユニット等を設け、これにより注射用水を製造する装置としてもよい。

以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限りこれらの実施例により限定されるものではない。

（実施例１）
本実施例では、精製水製造ユニット１として、図１に示したものを用いた。ここでは、還元剤として、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_３）を用い、還元剤供給部１０の還元剤タンク１１において、１ｗｔ％の亜硫酸ナトリウム溶液を調製した。
そして常水をポンプＰ１を用いて、０．５ｍ^３／ｈで供給するとともに、亜硫酸ナトリウム溶液を還元剤供給ポンプＰ２を用いて、７．５Ｌ／ｈで供給した。なお還元剤供給ポンプＰ２としては、グルンドフォスポンプ株式会社製のスマートデジタル定量ポンプＤＤＡを使用し、吸い込み工程と吐き出し工程の時間比を１：５２となるように設定した。そして以上の条件で、精製水の製造を行なった。

（比較例１）
比較例１では、精製水製造ユニット１として、図１に示したものに対し、還元剤供給ポンプＰ２として、吸い込み工程と吐き出し工程とが同じ時間となる通常のポンプを使用した以外は、実施例１と同様にして精製水の製造を行った。

（結果）
比較例１の場合は、精製水の製造開始後、１年で、ＲＯユニット３０の逆浸透膜が劣化し、交換の必要が生じた。一方、実施例１の場合は、精製水の製造開始後、２年経過しても、逆浸透膜の交換の必要は生じなかった。

１…精製水製造ユニット、１０…還元剤供給部、１３…フローチェッカ、２１…時間差式インラインミキサ、２２…プレフィルタ、３０…ＲＯユニット、４０…Ｃａポリッシャ、５０…ＥＤＩユニット、６０…精製水タンク、Ｐ１…ポンプ、Ｐ２…還元剤供給ポンプ、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６…配管

Claims (6)

1. 遊離塩素を含む被処理水を精製し、医薬用の水である医薬精製水を製造する医薬精製水製造装置であって、
   前記被処理水を逆浸透膜を通過させることで精製を行なう逆浸透膜部と、
   前記被処理水を前記逆浸透膜部に供給する被処理水供給部と、
   前記被処理水に含まれる前記遊離塩素を還元する還元剤を前記被処理水供給部に供給する還元剤供給部と、
   を備え、
   前記被処理水供給部および／または前記還元剤供給部は、前記被処理水中の前記還元剤の濃度を均一化するための均一化手段を備えることを特徴とする医薬精製水製造装置。
2. 前記還元剤供給部は、前記均一化手段として吸い込み工程の期間よりも吐き出し工程の期間が長いポンプを備えることを特徴とする請求項１に記載の医薬精製水製造装置。
3. 前記還元剤供給部は、前記ポンプへの前記還元剤の吸い込みを検知する検知手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の医薬精製水製造装置。
4. 前記被処理水供給部は、前記均一化手段として時間差式インラインミキサを備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の医薬精製水製造装置。
5. 前記被処理水供給部は、前記均一化手段としてプレフィルタを備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の医薬精製水製造装置。
6. 遊離塩素を含む被処理水を精製し、医薬用の水である医薬精製水を製造する医薬精製水の製造方法であって、
   前記被処理水を逆浸透膜を通過させることで精製を行なう精製工程と、
   前記被処理水を逆浸透膜部に供給する被処理水供給工程と、
   前記被処理水に含まれる前記遊離塩素を還元する還元剤を供給する還元剤供給工程と、
   を含み、
   前記被処理水供給工程および／または前記還元剤供給工程では、前記被処理水中の前記還元剤の濃度を均一化するための均一化工程を含むことを特徴とする医薬精製水の製造方法。

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