JP2022164983A - 精製水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水の滞留を抑制しつつ安定した水素濃度の電解水を供給できる精製水製造装置を提供する。
【解決手段】精製水製造装置１は、原水を貯えるためのタンク２と、タンク２から供給された原水を電気分解するための電解ユニット３と、電解ユニット３で生成された電解水から逆浸透電解水を生成するための逆浸透膜モジュール５と、逆浸透電解水を供給するための出口を有する供給路７と、供給路７内の水をタンク２に戻すための復路９とを含む。供給路７は、逆浸透膜モジュール５から出口７９に向かって一方向Ｆ１に水を流すための第１流路７１と、逆浸透膜モジュール５または復路９と出口７９との間で双方向Ｆ２、Ｆ３に水を流すための第２流路７２とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、血液透析治療に用いられる精製水製造装置に関する。

近年、血液透析治療において、電解水を用いた電解水透析の手法が、患者の酸化ストレスの低減に効果的であるとして、注目されている。

特許文献１には、電解水透析の透析液調製用水の製造装置が開示されている。

特開２０１５－１３９４７５号公報

上記特許文献１の装置では、逆浸透膜によって浄化された電解水は、逆浸透水タンクに貯えられる。しかしながら、時間が経過するにつれ、逆浸透水タンク内の電解水の水素濃度が不安定となり易く、さらなる改良が望まれている。また、上記透析液調製用水の製造装置では、薬液または熱水を循環させることにより流路を殺菌・消毒できるように構成されている。このような装置では、流路内で水の滞留が生じないように構成されるのが望ましい。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、水の滞留を抑制しつつ安定した水素濃度の電解水を供給できる精製水製造装置を提供することを主たる目的としている。

本発明は、精製水製造装置であって、原水を貯えるためのタンクと、前記タンクから供給された前記原水を電気分解するための電解ユニットと、前記電解ユニットで生成された電解水から逆浸透電解水を生成するための逆浸透膜モジュールと、前記逆浸透電解水を供給するための出口を有する供給路と、前記供給路内の水を前記タンクに戻すための復路とを含み、前記供給路は、前記逆浸透膜モジュールから前記出口に向かって一方向に水を流すための第１流路と、前記逆浸透膜モジュールまたは前記復路と前記出口との間で双方向に水を流すための第２流路とを含む。

本発明に係る前記精製水製造装置において、前記復路は、前記第２流路と接続されている、ことが望ましい。

本発明に係る前記精製水製造装置において、前記復路には、前記第２流路内で前記逆浸透膜モジュールから前記出口に向かって水が流れているとき、前記復路を閉鎖するための第１開閉弁が設けられている、ことが望ましい。

本発明に係る前記精製水製造装置において、前記タンク内の前記原水を加熱するための加熱装置を含む、ことが望ましい。

本発明に係る前記精製水製造装置において、加熱された前記原水は、前記第１流路から前記復路に向かって前記第２流路内を流れる、ことが望ましい。

本発明に係る前記精製水製造装置において、前記第１流路と前記第２流路とは、前記出口の側で互いに接続されている、ことが望ましい。

本発明に係る前記精製水製造装置において、前記第１流路と前記第２流路との接続部と前記出口との間には、第２開閉弁が設けられている、ことが望ましい。

本発明に係る前記精製水製造装置において、前記逆浸透膜モジュールから前記復路と前記第２流路との接続部に至る前記第２流路には、第３開閉弁が設けられている、ことが望ましい。

本発明に係る前記精製水製造装置において、前記第１流路、前記第２流路または前記復路には、前記供給路から流れ込んだ前記原水を外部に排出するための排出路が接続されている、ことが望ましい。

本発明に係る前記精製水製造装置において、前記排出路には、第２開閉弁が設けられている、ことが望ましい。

本発明に係る前記精製水製造装置において、前記出口は、血液透析治療を行うための透析装置に接続されている、ことが望ましい。

本発明の前記精製水製造装置では、前記逆浸透膜モジュールを通過した前記逆浸透電解水が、逆浸透水タンクに貯えられることなく前記供給路の前記出口に供給される。従って、安定した水素濃度の前記逆浸透水が供給可能となる。

前記供給路は、前記逆浸透膜モジュールから前記出口に向かって一方向に水を流すための前記第１流路と、前記逆浸透膜モジュールと前記出口との間で双方向に水を流すための前記第２流路とを含んでいる。前記逆浸透電解水を供給する際には、前記逆浸透膜モジュールから前記出口に向かって前記第２流路内を前記逆浸透水が流れる。一方、装置内の流路を殺菌・消毒する際には、前記出口から前記逆浸透膜モジュールに向かって、すなわち、前記第１流路から前記復路に向かって前記第２流路内を熱水等が流れる。従って、前記電解ユニット、前記逆浸透膜モジュール、前記第１流路及び前記第２流路を、常に水が流れる状態に維持することが可能となり、水の滞留が抑制される。

本発明の精製水製造装置の概略構成を示す図である。 図１の精製水製造装置の電気的構成を示すブロック図である。 透析治療中の精製水製造装置内での逆浸透電解水の流れを示す図である。 殺菌・消毒中の精製水製造装置での熱水の流れを示す図である。 図１の精製水製造装置の変形例の概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の精製水製造装置１の流路構成を示している。図２は、精製水製造装置１の電気的構成流路構成を示している。精製水製造装置１は、血液透析の電解透析液の調製に用いられる透析液調製用水を製造するための装置である。

精製水製造装置１は、タンク２と、電解ユニット３と、逆浸透膜モジュール５と、供給路７と、復路９とを含んでいる。

タンク２は、精製水製造装置１に供給された原水を貯える。原水には、一般的には水道水が利用されるが、その他、例えば、井戸水、地下水等を用いることができる。

原水は、流路６０を介してタンク２に供給される。流路６０には電磁弁８０が設けられている。電磁弁８０の開閉は、制御部３５によって制御される（図２参照）。

制御部３５は、例えば、各種の演算処理、情報処理等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＣＰＵの動作を司るプログラム及び各種の情報を記憶するメモリ等を有している。制御部３５の各種の機能は、ＣＰＵ、メモリ及びプログラムによって実現される。

タンク２に貯えられた原水は、流路６１を介して電解ユニット３に供給される。流路６１には原水を圧送するためのポンプ６２が設けられているのが望ましい。本実施形態のポンプ６２は制御部３５によって制御される。

電解ユニット３は、タンク２から供給された原水を電気分解することにより、電解水を生成する。本実施形態の電解ユニット３は、電解槽４によって構成されている。直列または並列に接続された複数の電解槽４によって電解ユニット３が構成されていてもよい。

電解槽４は、電解室４０と、陽極給電体４１と、陰極給電体４２と、隔膜４３とを含んでいる。電解室４０は、隔膜４３によって、陽極給電体４１が配された陽極室４０ａと陰極給電体４２が配された陰極室４０ｂとに区分される。前処理水は、例えば、二股に分岐する流路を介して、陽極室４０ａ及び陰極室４０ｂに供給される。

陽極給電体４１と陰極給電体４２との間に印加される電圧は、制御部３５によって制御される。制御部３５は、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に供給される電解電流が予め設定された所望の値となるように、陽極給電体４１及び陰極給電体４２に印加する電解電圧をフィードバック制御する。例えば、電解電流が過大である場合、制御部３５は、上記電圧を減少させ、電解電流が過小である場合、制御部３５は、上記電圧を増加させる。これにより、電解電流が適切に制御される。

電解槽４で電気分解された電解水のうち、陰極室４０ｂで生成された電解水は陰極水として逆浸透膜モジュール５に送られる。一方、陽極室４０ａで生成された電解水は陽極水として、精製水製造装置１の外部に排出される。

電解槽４内で水が電気分解されることにより、陽極室４０ａで酸素ガスが発生し、陰極室４０ｂで水素ガスが発生する。

陽極室４０ａで発生した酸素ガスは、陽極室４０ａ内の電解水に溶け込んで、陽極水として陽極室４０ａから取り出され、流路６３を介して精製水製造装置１の外部に排出される。

陰極室４０ｂで発生した水素ガスは、陰極室４０ｂ内の電解水に溶け込んで、陰極水として陰極室４０ｂから取り出され、流路６４を介して逆浸透膜モジュール５に送られる。すなわち、陰極室４０ｂから逆浸透膜モジュール５に送られる陰極水は、陰極室４０ｂで電気分解され、水素ガスが溶け込んだ電解水素水である。

流路６４には電解水素水を圧送するためのポンプ６５が設けられているのが望ましい。本実施形態のポンプ６５は制御部３５によって制御される。

逆浸透膜モジュール５は、逆浸透膜５３を含んでいる。逆浸透膜５３は、逆浸透膜モジュール５の内部を第１室５１と第２室５２とに区分する。陰極室４０ｂからの陰極水は、第１室５１に供給される。第１室５１内の陰極水は、逆浸透膜５３を透過して第２室５２に移動する際に浄化される。すなわち、逆浸透膜５３によって不純物が除去され、逆浸透電解水が生成される。

本実施形態では、ポンプ６５によって逆浸透膜モジュール５の第１室５１内の水圧が高められ、逆浸透膜モジュール５の作用が高められる。

逆浸透膜モジュール５にて生成された逆浸透電解水は、供給路７を介して透析装置１００に供給される。供給路７は、出口７９を有している。出口７９は、透析装置１００に接続するための接続路７５の終端部に設けられている。出口７９は、ジョイント部材（図示せず）を介して透析装置１００に接続されている。

透析装置１００は、透析液調製装置と透析液供給装置とダイアライザー等によって構成されている。透析液調製装置は、精製水製造装置１から供給された電解逆浸透水を用いて、例えば、透析原剤を希釈して、透析液を調製する。透析原剤は、液状の他粉末状のものが適用される。透析液調製装置によって調製された透析液は、透析液供給装置に送られる。

透析液供給装置は、透析液調製装置から供給された透析液をダイアライザーに送出する。ダイアライザーは、例えば、中空糸膜等の多孔質膜によって構成された透析膜を含む人工腎臓であり、透析膜を介して透析液調製装置から供給された透析液を透析治療の患者の血液に作用させ、血液から老廃物及び水分を除去する。

なお、例えば、多人数用の大規模に透析装置１００にあっては、透析液調製装置と透析装置とが独立した装置が適用されてもよい。

本精製水製造装置１では、逆浸透膜モジュール５を通過して生成された逆浸透電解水を貯えるための逆浸透水タンクは廃されている。すなわち、逆浸透膜５３を透過した逆浸透電解水は、逆浸透水タンクに貯えられることなく供給路７の出口７９に供給される。逆浸透水タンクを設置しそこに逆浸透電解水を貯えると、時間の経過や、当該タンクへの逆浸透電解水の流入時に当該タンクの壁面や水面に接触する際の衝撃などが原因で、貯水されている逆浸透電解水の水素がガス化して抜け、その水中の溶存水素濃度が減少する。また、当該タンクの貯水量に応じて段階的に貯水制御を行うような場合、都度貯水量が異なる状態で貯水を開始するため、貯水開始のタイミングによって当該タンク内の逆浸透電解水の水素濃度が異なることになる。これらのような原因により、逆浸透水タンク内の逆浸透電解水が出口７９に向かって供給されるタイミング次第でその溶存水素濃度が異なることになり、透析装置に供給される際の水素濃度が不安定になる。本精製水製造装置１では、このような逆浸透水タンクを廃することにより、安定した水素濃度の逆浸透水が供給可能となる。

一方、逆浸透膜５３を透過できなかった不純物を含む濃縮水は、流路６６を介して精製水製造装置１の外部に排出される。

復路９は、供給路７及びタンク２に接続されている。復路９は、供給路７内の水をタンク２に戻す。復路９は、精製水製造装置１内を殺菌・消毒する際に、熱水等を循環させる際に用いられる。

供給路７は、逆浸透膜モジュール５の第２室５２から出口７９に向かって一方向（矢印Ｆ１方向）に水を流すための第１流路７１と、逆浸透膜モジュール５または復路９と出口７９との間で双方向（矢印Ｆ２、Ｆ３方向）に水を流すための第２流路７２とを含んでいる。本実施形態の第２流路７２は、第１流路７１の一部を介して逆浸透膜モジュール５と接続されている。すなわち、第２流路７２は、接続部７３において第１流路７１に接続されている。第２流路７２は、逆浸透膜モジュール５と直接的に接続されていてもよい。

図３は、透析治療中の精製水製造装置１を示している。図３の各流路において、液体が満たされている領域は、ハッチングで示されている（後述する図４においても同様とする）。透析治療に際しては、供給路７に逆浸透電解水が供給され、復路９が無効化されている。

透析治療中の精製水製造装置１では、逆浸透膜モジュール５にて生成された逆浸透電解水は、矢印Ｆ１で示されるように、第１流路７１内を逆浸透膜モジュール５から出口７９に向かって流れる。また、上記逆浸透電解水は、矢印Ｆ２で示されるように、第２流路７２内を逆浸透膜モジュール５から出口７９に向かって流れる。すなわち、逆浸透電解水を透析装置１００に供給する際には、逆浸透膜モジュール５から出口７９に向かって、逆浸透電解水が第１流路７１及び第２流路７２の両方の流路を流れる。このとき、供給路７は、第１流路７１及び第２流路７２が並列に接続された２つの流路（2WAY）を構成する。

図４は、殺菌・消毒中の精製水製造装置１を示している。殺菌・消毒に際しては、供給路７に熱水等が供給され、復路９が有効化されている。

殺菌・消毒中の精製水製造装置１では、逆浸透膜モジュール５を通過した熱水等は、矢印Ｆ１で示されるように、第１流路７１内を逆浸透膜モジュール５から出口７９に向かって流れる。熱水等は、その後、第２流路７２内を出口７９から逆浸透膜モジュール５に向かう矢印Ｆ３方向に流れ、復路９を経由してタンク２に至る。このとき、供給路７は、第１流路７１及び第２流路７２が直列に接続された１つの流路（1WAY）を構成する。

以上のように、本精製水製造装置１では、透析治療中及び殺菌・消毒中のいずれの状態に関わらず、電解ユニット３、逆浸透膜モジュール５、第１流路７１及び第２流路７２には、常に水が流れる状態に維持することが可能となり、水の滞留が抑制される。

図１、３、４に示されるように、復路９は、接続部９１において第２流路７２と接続されている。接続部９１は、第１流路７１と第２流路７２との接続部７３に近接して配されている。これにより、水の滞留がより一層抑制される。

復路９には、第１開閉弁８１が設けられている。第１開閉弁８１には、例えば、電磁弁が適用される。第１開閉弁８１は、制御部３５によって制御される。

第１開閉弁８１は、図３に示される透析治療中の状態において、すなわち、第２流路７２内で逆浸透膜モジュール５から出口７９に向かって水が流れているとき、復路９を閉鎖する。これにより、透析治療中の状態において、逆浸透電解水が復路９に流れ込むことが抑制され、復路９での水の滞留が抑制される。なお、第１開閉弁８１は、復路９と第２流路７２との接続部９１に近接して配されるのが望ましい。

一方、図４に示されるように、殺菌・消毒中の精製水製造装置１では、第１開閉弁８１は開放される。これにより、第２流路７２から復路９に熱水等が流れ込む。

第１流路７１と第２流路７２とは、出口７９の側で互いに接続されている、のが望ましい。本実施形態では、第１流路７１と第２流路７２とが、接続部７４において接続されている。そして、接続部７４から出口７９に向かって接続路７５がのびている。接続路７５が短くなるように、接続部７４は、出口７９に近接して配されている。すなわち、これにより、水の滞留がより一層抑制される。なお、第１流路７１、第２流路７２及び接続路７５を含む供給路の少なくとも一部は、透析装置１００に接続されている既存の流路が適用されてもよい。

本精製水製造装置１は、加熱装置２１を含んでいる。加熱装置２１は、タンク２内の原水を加熱して、熱水を生成する。加熱装置２１は、タンク２内に配されている。加熱装置２１は、流路６１に配されていてもよい。

加熱装置２１によって加熱された原水は、電解ユニット３及び逆浸透膜モジュール５を通過した後、第１流路７１から復路９に向かって第２流路７２内を流れ、タンク２に戻る。これにより、熱水が流路６１、６４、７１、７２、及び復路９を循環し、精製水製造装置１の内部が殺菌・消毒される。従って、少量の熱水で、精製水製造装置１の内部を殺菌・消毒することが可能となる。

接続部７４と出口７９との間には、第２開閉弁８２が設けられている。第２開閉弁８２には、例えば、電磁弁が適用される。第２開閉弁８２は、制御部３５によって制御される。

図３に示されるように、透析治療中の精製水製造装置１では、第２開閉弁８２が開放される。これにより、逆浸透電解水が透析装置１００に供給される。図４に示されるように、殺菌・消毒中の精製水製造装置１では、第２開閉弁８２が閉鎖される。これにより、透析装置１００への熱水の供給が回避される。

殺菌・消毒中の精製水製造装置１では、第２開閉弁８２が閉鎖されるため、第２開閉弁８２内を熱水が流れることはない。しかしながら、第２開閉弁８２の手前まで流れ込んだ熱水によって、第２開閉弁８２が加熱され、第２開閉弁８２が殺菌・消毒される。後述する第２開閉弁８２及び第３開閉弁８３についても同様である。

第２開閉弁８２は、接続部７４に近接して配されている。これにより、水の滞留がより一層抑制される。

逆浸透膜モジュール５から接続部９１に至る第２流路７２には、第３開閉弁８３が設けられている。第３開閉弁８３には、例えば、電磁弁が適用される。図３に示されるように、透析治療中の精製水製造装置１では、第３開閉弁８３が開放される。これにより、第２流路７２を介して逆浸透電解水が透析装置１００に供給される。図４に示されるように、殺菌・消毒中の精製水製造装置１では、第３開閉弁８３が閉鎖される。これにより、熱水等が第２流路７２内を矢印Ｆ２方向に流れ込むことが回避され、第２流路７２から復路９への熱水の流れが確保される。

第３開閉弁８３の替わりに、絞り弁が適用されていてもよい。透析治療中の精製水製造装置１では、絞り弁が開放され、殺菌・消毒中の精製水製造装置１では、絞り弁によって流量が制限される。このような構成では、透析治療中の第２流路７２（接続部７４、９１間）の滞留を抑制しつつ、殺菌・消毒中の第２流路７２（接続部７３、９１間）の滞留を抑制する。

図５は、図１の精製水製造装置１の変形例である精製水製造装置１Ａの概略構成を示している精製水製造装置１Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上述した精製水製造装置１の構成が採用されうる。

精製水製造装置１Ａでは、タンク２と電解ユニット３との間に、活性炭フィルター１１が設けられている。活性炭フィルター１１は、ポンプ６２の下流に配されている。活性炭フィルター１１は、微細な多孔質物質である活性炭を有し、原水から塩素等を吸着・除去する。活性炭フィルター１１の上流に原水を軟水化する軟水化処理装置が設けられていてもよい。

精製水製造装置１Ａでは、逆浸透膜モジュール５と出口７９との間の第１流路７１に、ＵＦモジュール１２が設けられている。ＵＦモジュール１２は、限外濾過膜を有している。ＵＦモジュール１２は、接続部７３の上流に配されている。

また、逆浸透膜モジュール５とＵＦモジュール１２との間の第１流路７１に流路７６が接続されている。流路７６には、予め定められた圧力で開く減圧弁８５が設けられている。

以上、本発明の精製水製造装置１等が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。すなわち、精製水製造装置１は、少なくとも、原水を貯えるためのタンク２と、タンク２から供給された原水を電気分解するための電解ユニット３と、電解ユニット３で生成された電解水から逆浸透電解水を生成するための逆浸透膜モジュール５と、逆浸透電解水を供給するための出口を有する供給路７と、供給路７内の水をタンク２に戻すための復路９とを含み、供給路７は、逆浸透膜モジュール５から出口７９に向かって一方向Ｆ１に水を流すための第１流路７１と、逆浸透膜モジュール５と出口７９との間で双方向Ｆ２、Ｆ３に水を流すための第２流路７２とを含んでいればよい。

１ 精製水製造装置
１Ａ 精製水製造装置
２ タンク
３ 電解ユニット
５ 逆浸透膜モジュール
７ 供給路
９ 復路
２１ 加熱装置
５３ 逆浸透膜
７１ 第１流路
７２ 第２流路
７４ 接続部
７９ 出口
８１ 第１開閉弁
８２ 第２開閉弁
８３ 第３開閉弁
９１ 接続部
１００ 透析装置

Claims (11)

1. 精製水製造装置であって、
   原水を貯えるためのタンクと、
   前記タンクから供給された前記原水を電気分解するための電解ユニットと、
   前記電解ユニットで生成された電解水から逆浸透電解水を生成するための逆浸透膜モジュールと、
   前記逆浸透電解水を供給するための出口を有する供給路と、
   前記供給路内の水を前記タンクに戻すための復路とを含み、
   前記供給路は、前記逆浸透膜モジュールから前記出口に向かって一方向に水を流すための第１流路と、前記逆浸透膜モジュールまたは前記復路と前記出口との間で双方向に水を流すための第２流路とを含む、
   精製水製造装置。
2. 前記復路は、前記第２流路と接続されている、請求項１に記載の精製水製造装置。
3. 前記復路には、前記第２流路内で前記逆浸透膜モジュールから前記出口に向かって水が流れているとき、前記復路を閉鎖するための第１開閉弁が設けられている、請求項２に記載の精製水製造装置。
4. 前記タンク内の前記原水を加熱するための加熱装置を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の精製水製造装置。
5. 加熱された前記原水は、前記第１流路から前記復路に向かって前記第２流路内を流れる、請求項４に記載の精製水製造装置。
6. 前記第１流路と前記第２流路とは、前記出口の側で互いに接続されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の精製水製造装置。
7. 前記第１流路と前記第２流路との接続部と前記出口との間には、第２開閉弁が設けられている、請求項６に記載の精製水製造装置。
8. 前記逆浸透膜モジュールから前記復路と前記第２流路との接続部に至る前記第２流路には、第３開閉弁が設けられている、請求項３に記載の精製水製造装置。
9. 前記第１流路、前記第２流路または前記復路には、前記供給路から流れ込んだ前記原水を外部に排出するための排出路が接続されている、請求項８に記載の精製水製造装置。
10. 前記排出路には、第２開閉弁が設けられている、請求項９に記載の精製水製造装置。
11. 前記出口は、血液透析治療を行うための透析装置に接続されている、請求項１ないし１０のいずれかに記載の精製水製造装置。

Images