JP7324904B1 - 水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆浸透処理を行いつつ、高濃度の水素を溶存させることにより生成された逆浸透溶存水素水を使用する装置に対して、要求に応じて逆浸透溶存水素水を供給可能でありつつ、水素の脱気に伴う逆浸透溶存水素水における溶存水素濃度の低下を最小限に抑制可能な水処理装置の実現を目的とした。【解決手段】水処理装置１０は、原水供給部２０と、水素溶解装置３０と、逆浸透膜処理装置４０と、逆浸透溶存水素水５を貯留可能なＲＯタンク４４と、逆浸透溶存水素水５を循環可能な循環流路５０とを有する。循環流路５０は、逆浸透溶存水素水５を用いて稼働する外部装置に対して接続されている。制御装置２００は、稼働状態にある外部装置１５０において想定される逆浸透溶存水素水５の消費予定水量Ｑを基準として規定される生成目標水量Ｘに相当する逆浸透溶存水素水５を生成させる。【選択図】図２

Description

本発明は、水処理装置に関する。

近年、血液透析において透析患者に酸化ストレスが発生することが知られている。これは、透析時に発生する活性酸素が原因であると考えられており、この活性酸素を消去して酸化ストレスの軽減を図ることが提案されている。

このような知見に基づき、例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）で処理され、純化した水（以下、「逆浸透水」という。）でありつつ、高濃度の水素が溶存した水（逆浸透溶存水素水）を透析用の希釈水（以下、「透析用水」とも称す）として製造する方法が提案されている。このようにして準備された透析用水をダイアライザー等と称される装置に供給し、同装置内において薬剤を溶解させることにより、水素が溶存した透析液を準備することができる。水素が溶存した透析液を血液透析に用いると、水素が生体内のヒドロキシラジカルと反応し、酸化ストレスや炎症反応を抑制することができる。このような透析用水を生成するための装置として、例えば下記特許文献１に開示されているような透析用水製造装置が提供されている。

特許文献１に開示されている透析用水製造装置は、原水を電気分解した後、逆浸透膜処理装置において逆浸透膜処理を行うことによって、水素が溶存した透析用水を生成可能なものとされている。特許文献１の透析用水製造装置においては、逆浸透膜処理装置よりも下流側に設置されたタンク（ＲＯタンク）に透析用水を貯蔵可能なものとされている。

特開平９－７７６７２号公報

ここで、上述した透析用水製造装置において、ダイアライザーでの透析用水の使用状況に応じて、ダイアライザーにおいて必要な透析用水を適確に供給するための方法として、例えばＲＯタンク内の水位をフロートセンサー等で検知し、ＲＯタンク内の水が一定以上減少したことをフラグとして透析用水を造水するという方法が考えられる。しかしながら、本発明者らが鋭意検討したところ、このような方法で造水を行う場合には、透析用水製造装置による造水が停止する期間が生じ、この期間中にＲＯタンク内の水素含有透析用水から水素が経時的に脱気し、透析用水の溶存水素濃度が低下していくといった懸念があるとの知見に至った。

また、上述した透析用水製造装置を透析用水の生成に用いる場合には、例えば、透析用水の淀みを抑制すること、圧力変動に伴うポンプや流路等の破損を抑制こと、透析用水が流れる流路を清浄に維持すること、供給先となる複数のダイアライザーにおいて随時、必要なタイミングで必要な水量の透析用水を使用可能とすること、等の観点からすれば、透析用水の循環径路を形成し、当該循環径路からダイアライザーが適宜、透析用水を採水可能とする構成が考えられる。しかしながら、このような構成とした場合には、透析用水が前述の循環流路を循環する間に、水素が経時的に脱気し、透析用水の溶存水素濃度が低下していくといった懸念があるとの知見に至った。

そこで本発明は、逆浸透処理を行いつつ、高濃度の水素を溶存させることにより生成された逆浸透溶存水素水を使用する外部装置（例えばダイアライザー）に対して、要求に応じて逆浸透溶存水素水を供給可能でありつつ、水素の脱気に伴う逆浸透溶存水素水における溶存水素濃度の低下を最小限に抑制可能な水処理装置の実現を目的とした。

（１）上述した課題を解決すべく提供される本発明の水処理装置は、原水に水素を溶解させることにより溶存水素水を生成する水素溶解装置と、前記水素溶解装置に接続され、前記溶存水素水に対して逆浸透膜処理を行うことにより逆浸透溶存水素水を生成する逆浸透膜処理装置と、前記逆浸透溶存水素水を貯留可能なＲＯタンクと、前記逆浸透溶存水素水を前記ＲＯタンクから流出し、前記ＲＯタンクに戻るように循環可能な循環流路と、前記原水から前記溶存水素水を経て前記逆浸透溶存水素水を生成する水処理運転の制御を行う制御装置と、を有し、前記循環流路が、前記逆浸透溶存水素水を用いて稼働する外部装置に対して配管接続されており、前記外部装置における稼働状況に応じて、前記逆浸透溶存水素水を前記外部装置に対して供給可能なものであり、前記制御装置が、稼働状態にある前記外部装置における消費が想定される前記逆浸透溶存水素水の消費予定水量を基準として設定される生成目標水量に相当する前記逆浸透溶存水素水を生成するように前記水処理運転に係る運転制御を行うこと、を特徴とするものであると良い。

（２）上述した本発明の水処理装置は、前記外部装置が、前記循環流路に対して複数、配管接続されており、前記制御装置が、稼働状態にある前記外部装置の台数、及び前記外部装置の稼働のために単位時間当たりに使用された水量に基づいて導出される前記消費予定水量に基づいて前記水処理運転に係る前記運転制御を行うこと、を特徴とするものであると良い。

（３）上述した本発明の水処理装置は、前記外部装置が、前記循環流路に対して複数、配管接続されており、前記制御装置が、稼働状態にある前記外部装置の台数と、当該台数に応じて予め規定された数量とを乗じて得られる水量を前記消費予定水量として前記水処理運転に係る前記運転制御を行うこと、を特徴とするものであると良い。

（４）上述した本発明の水処理装置は、前記循環流路から前記外部装置に供給される前記逆浸透溶存水素水の流量に基づいて、前記外部装置の稼働のために単位時間当たりに使用された水量に基づいて導出される前記消費予定水量に基づいて前記水処理運転に係る前記運転制御を行うこと、を特徴とするものであると良い。

（５）上述した本発明の水処理装置は、前記逆浸透溶存水素水を排出可能なように、前記循環流路及び前記ＲＯタンクのいずれか一方又は双方に対して配管接続された排水路と、前記排水路を介する前記逆浸透溶存水素水の排出を調整する排水弁と、を有し、前記制御装置は、前記ＲＯタンクにおける前記逆浸透溶存水素水の貯留量が所定の基準量を超えることを条件として、前記排水路を介して前記循環流路を流れる前記逆浸透溶存水素水を排出させ、貯留量が所定の基準量を下回ることを条件として、前記排水路を介する前記逆浸透溶存水素水の排出を停止させること、を特徴とするものであると良い。

（６）上述した本発明の水処理装置は、前記制御装置が、前記外部装置において使用された前記逆浸透溶存水素水の使用水量を把握する使用水量把握部を有し、前記使用水量把握部により把握された前記使用水量が前記消費予定水量を上回ることを条件として、前記使用水量と前記消費予定水量との差に基づいて導出される加算水量を前記消費予定水量に対して加算した水量を前記生成目標水量として前記水処理運転に係る運転制御を行い、前記使用水量把握部により把握された前記使用水量が前記消費予定水量を下回ることを条件として、前記使用水量と前記消費予定水量との差に基づいて導出される減算水量を前記消費予定水量から減算した水量を前記生成目標水量として前記水処理運転に係る運転制御を行うこと、を特徴とするものであると良い。

（７）上述した本発明の水処理装置は、前記外部装置が、血液透析に用いられるダイアライザー、あるいは前記ダイアライザーに対して前記血液透析に用いる透析液を生成する透析液供給装置であること、を特徴とするものであると良い。

本発明によれば、逆浸透処理を行いつつ、高濃度の水素を溶存させることにより生成された逆浸透溶存水素水を使用する外部装置に対して、要求に応じて逆浸透溶存水素水を供給可能でありつつ、水素の脱気に伴う逆浸透溶存水素水における溶存水素濃度の低下を最小限に抑制可能な水処理装置を実現できる。

本発明の一実施形態に係る水処理装置に対して外部装置としてダイアライザーや透析液供給装置を配管接続して形成された血液透析システムに係る説明図である。 本発明の一実施形態に係る水処理装置の構成を示す説明図である。 図２の水処理装置を構成する水素溶解装置を模式的に示した断面図である。 本発明の一実施形態に係る水処理装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態に係る水処理装置１０、及びこれを用いて構成される血液透析システム３００について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

水処理装置１０は、外部から供給される原水２に対して水素を溶解させることにより溶存水素水を生成した後、溶存水素水に対して逆浸透膜処理を行うことにより逆浸透溶存水素水を生成する運転（水処理運転）を行うものである。血液透析システム３００は、逆浸透溶存水素水を用いて生成される透析水を用いて、血液透析を行うためのものである。血液透析システム３００は、逆浸透溶存水素水を用いて稼働する外部装置１５０として、後に詳述する透析液供給装置１６０やダイアライザー１７０を備えたものとされている。以下、水処理装置１０、及び血液透析システム３００の構成について、さらに具体的に説明する。

図２に示すように、水処理装置１０は、原水供給部２０、水素溶解装置３０、及び逆浸透膜処理装置４０を備えており、これらを配管接続することにより水処理系統１００を形成したものである。また、水処理装置１０は、水処理系統１００において生成された逆浸透溶存水素水を循環させるための循環流路５０を備えている。さらに、水処理装置１０は、各部の動作を制御するための制御装置２００を備えている。水処理装置１０は、水処理系統１００において水を圧送しつつ、圧送された水を水素溶解装置３０、及び逆浸透膜処理装置４０において処理することにより逆浸透溶存水素水を生成し、この逆浸透溶存水素水を循環流路５０において循環させつつ外部装置１５０に対して供給可能なものである。以下、水処理装置１０を構成する各部の構成について、さらに具体的に説明する。

原水供給部２０は、水処理装置１０の外部から供給される水道水や井戸水、地下水などの水（原水２）に処理を施した後、水素溶解装置３０に対して供給するためのものである。原水供給部２０は、プレフィルタ２２、軟水化装置２４、活性炭処理装置２６、及びポンプ２８を備えている。

プレフィルタ２２は、水処理装置１０の外部から供給される水道水や井戸水、地下水などの水（原水２）から不純物を除去するためのものである。プレフィルタ２２は、適宜のフィルタによって構成できるが、例えば原水２に含まれる硬度成分（カルシウムイオン、マグネシウムイオンなどの溶解固形物等）から、鉄錆や砂粒子等の不純物を除去できるものとされている。

軟水化装置２４は、原水２に含まれている硬度成分をイオン交換による置換反応により除去し、軟水とする処理を行うためのものである。水処理系統１００において、軟水化装置２４は、プレフィルタ２２に対して下流側に配管接続されている。そのため、軟水化装置２４は、プレフィルタ２２において不純物が除去された原水２からさらに硬度成分を除去し、原水２を軟水化することができる。

活性炭処理装置２６は、水処理系統１００において、軟水化装置２４に対して下流側に配管接続されている。活性炭処理装置２６には、軟水化装置２４により軟水化処理された原水２が供給される。活性炭処理装置２６は、多孔質の吸着物質である活性炭を用いて、原水２に含まれる残留塩素、クロラミン、有機物などを物理的な吸着作用により除去する処理を行うためのものである。

原水供給部２０は、上述したプレフィルタ２２よりも水処理系統１００の上流側に配されたポンプ２８を作動させることによって原水２を圧送し、プレフィルタ２２、軟水化装置２４、及び活性炭処理装置２６を通過させることができる。これにより、原水２は、プレフィルタ２２において不純物が除去され、軟水化装置２４において軟水化され、さらに活性炭処理装置２６において残留塩素等の物質が除去された状態とされて、水素溶解装置３０に供給される。

水素溶解装置３０は、水処理系統１００において、原水供給部２０に対して下流側に配管接続されている。水素溶解装置３０は、原水供給部２０から導入された原水２に水素を溶解させたもの（溶存水素水３）を生成するものである。水素溶解装置３０は、原水２に水素を溶解させて溶存水素水３を生成できるものであればいかなるもので有っても良い。本実施形態では、水素溶解装置３０として、電気分解処理を行うことにより、水素が溶存した溶存水素水３を生成可能なものが採用されている。

さらに具体的には、図３に示すように、水素溶解装置３０は、固体高分子膜３２や電解槽３４を備えたものとすることができる。電解槽３４は、電解槽本体３４ａ、導入路３４ｂ、送水路３４ｃ、及び排水路３４ｄを有する。また、水素溶解装置３０は、電解槽本体３４ａの内部に、固体高分子膜３２、陽極３５、陰極３６、誘電体層３８を有する。

電解槽本体３４ａは、電気分解が行われる原水２を貯留可能な槽状のものである。導入路３４ｂは、原水供給部２０から供給された原水２を電解槽本体３４ａの内部に導入するためのものである。送水路３４ｃは、水素溶解装置３０によって生成された溶存水素水３を水処理系統１００の下流側に送出するための流路である。また、排水路３４ｄは、水素溶解装置３０における処理によって発生した排水（溶存酸素水）を外部に排出するための流路である。

固体高分子膜３２は、水素溶解装置３０において電解質として機能するものである。固体高分子膜３２は、電解槽３４の短手方向略中央部において、電解槽３４の長手方向に延びるように配置されている。これにより、電解槽３４の内部空間は、固体高分子膜３２を介して一方側の空間と、他方側の空間とに隔てられている。固体高分子膜３２は、電気分解により、陽極３５側で発生したオキソニウムイオン（Ｈ_３Ｏ^＋）を陰極３６側へと移動させる役割を有するものである。固体高分子膜３２は、例えばスルホン酸基を有するフッ素系の樹脂材料により形成されたものを好適に使用することができる。より具体的には、ナフィオン（デュポン社製）、Ｆｌｅｍｉｏｎ（旭硝子社製）、Ａｃｉｐｌｅｘ（旭硝子社製）などを固体高分子膜３２として好適に用いることができる。

陽極３５及び陰極３６は、電解槽３４への給電を行う給電体として機能するものである。陽極３５及び陰極３６は、固体高分子膜３２を介して互いに対向するように配置されている。陽極３５及び陰極３６は、例えば、チタンや白金などの素材を用いて形成されている。陽極３５と陰極３６は、電気的に接続されている。

誘電体層３８は、固体高分子膜３２と陽極３５との間に形成された空間、及び固体高分子膜３２と陰極３６との間に形成された空間に配されている。誘電体層３８は、例えばチタンや白金などの素材を用いて形成されている。

水素溶解装置３０において原水２を電気分解すると、陽極３５側、及び陰極３６側において以下のような反応が起こる。
陽極側：６Ｈ_２Ｏ→４Ｈ_３Ｏ^＋＋Ｏ_２＋４ｅ^－
陰極側：４Ｈ_３Ｏ^＋＋４ｅ^－→２Ｈ_２＋４Ｈ_２Ｏ

水素溶解装置３０においては、陰極３６における水素の生成原料としてオキソニウムイオン（Ｈ_３Ｏ^＋）が使用され、電気分解処理の際にＯＨ^－イオンが発生しない。従って、水素溶解装置３０は、溶存水素の量を増やすために高い電流値で電気分解処理を行った場合であっても、処理水のｐＨが変化しない。従って、水素溶解装置３０においては、ｐＨの上限値に起因して、処理水の溶存水素濃度が抑制されてしまうという不都合を生じることがなくなり、所望の高い電流値で電気分解処理を行い、処理水の溶存水素濃度を向上させることが可能になる。その結果、必要な溶存水素濃度を有する処理水を得ることが可能になる。

水素溶解装置３０は、上述した電気分解処理により生成した溶存水素水３を、電解槽本体３４ａの陰極３６側に形成された送水路３４ｃから、逆浸透膜処理装置４０側に導出できる。一方、電気分解処理により、陽極３５側で発生した溶存酸素水４は、陽極３５側に形成された排水路３４ｄにより、電解槽本体３４ａの外部へと排出される。

逆浸透膜処理装置４０は、水処理系統１００において水素溶解装置３０よりも下流側に配されている。逆浸透膜処理装置４０は、逆浸透膜４２を用いて逆浸透膜処理を行うための装置である。図２に示すように、逆浸透膜処理装置４０は、逆浸透膜４２、ＲＯタンク４４、及びＲＯポンプ４５を備えている。

逆浸透膜４２は、水素溶解装置３０により生成した溶存水素水３に対して、逆浸透処理を行うためのものである。ここで、半透膜を境界にして、濃度の異なる溶液がある場合、低濃度の溶液から高濃度の溶液へ水が移動する現象（浸透）が生じる。これに対し、半透膜を境界にして、高濃度の溶液側に圧力を加えることにより、高濃度側の溶液から低濃度側の溶液へ水を移動させ、低濃度側に水が浸透する現象（逆浸透）を生じさせることができる。逆浸透膜４２は、逆浸透膜処理装置４０において逆浸透させた水（逆浸透水）を得る処理（逆浸透膜処理）を行うために設けられている。

逆浸透膜処理装置４０は、水を逆浸透させることにより、微量金属類などの不純物を除去することができる。逆浸透膜処理装置４０は、水素溶解装置３０側からＲＯポンプ４５によって圧送された溶存水素水３を逆浸透膜４２において逆浸透させることにより、溶存水素水３からさらに微量金属類などの不純物を除去することができる。本実施形態の水処理装置１０では、上述したように水素溶解装置３０において溶存水素水３を生成するまでの段階において、既にプレフィルタ２２において不純物が除去され、軟水化装置２４において軟水化され、さらに活性炭処理装置２６において残留塩素等の物質が除去されている。そのため、水処理装置１０は、逆浸透膜処理装置４０によって溶存水素水３を逆浸透処理することにより、ＩＳＯ１３９５９（透析用水基準）に規定される水質基準を満たす水（逆浸透水）を得ることができる。また、水処理装置１０においては、水素溶解装置３０において生成された溶存水素水３を逆浸透膜処理装置４０によって逆浸透処理する。そのため、水処理装置１０は、逆浸透膜処理装置４０における逆浸透処理を行うことにより、水素が溶存した逆浸透水（逆浸透溶存水素水５）を得ることができる。

ＲＯタンク４４は、水処理系統１００において、上述した逆浸透膜４２よりも下流側に設けられている。ＲＯタンク４４は、逆浸透膜４２による逆浸透膜処理がなされた逆浸透水（逆浸透溶存水素水５）を貯蔵するためのものである。ＲＯタンク４４には、紫外線殺菌装置４７が設置されている。また、ＲＯタンク４４には、往き側タンク配管４６、及び戻り側タンク配管４８が接続されている。往き側タンク配管４６及び戻り側タンク配管４８は、循環流路５０をなす配管に対して配管接続されるものである。

往き側タンク配管４６は、ＲＯタンク４４から逆浸透溶存水素水５を導出するための配管である。往き側タンク配管４６は、戻り側タンク配管４８よりもＲＯタンク４４の底側（本実施形態ではＲＯタンク４４の底部）に配管接続されている。往き側タンク配管４６には、循環ポンプ４６ａ、限外濾過装置４６ｂ、及び往き側接続部４６ｃが設けられている。

循環ポンプ４６ａは、ＲＯタンク４４に貯留されている逆浸透溶存水素水５を汲み出して、循環流路５０に向けて圧送するものである。限外濾過装置４６ｂは、限外濾過膜を備えている。限外濾過装置４６ｂは、逆浸透膜処理によって逆浸透溶存水素水５が生成された後に微生物等が含まれていた場合にこれを捕捉できるように設けられている。また、往き側接続部４６ｃは、循環流路５０を構成する配管の端部が配管接続される部分である。

戻り側タンク配管４８は、循環流路５０をなす配管を流れて来た逆浸透溶存水素水５をＲＯタンク４４に戻すための配管である。戻り側タンク配管４８は、往き側タンク配管４６よりもＲＯタンク４４の上方に接続されている。本実施形態ではＲＯタンク４４に貯留されている逆浸透溶存水素水５の液面よりも上方側から逆浸透溶存水素水５を戻すことが可能な位置に設けられている。戻り側タンク配管４８には、限外濾過装置４８ａ、及び戻り側接続部４８ｂが設けられている。限外濾過装置４８ａは、上述した限外濾過装置４６ｂと同様のものであり、ＲＯタンク４４に向けて戻ってきた逆浸透溶存水素水５に微生物等が含まれていた場合にこれを捕捉できるように設けられている。また、戻り側接続部４８ｂは、循環流路５０を構成する配管のうち、往き側接続部４６ｃが接続されているのとは反対側の端部が配管接続される部分である。

循環流路５０は、上述したＲＯタンク４４に接続された往き側タンク配管４６、及び戻り側タンク配管４８に対して配管接続されることにより、ＲＯタンク４４から出て、ＲＯタンク４４に戻る逆浸透溶存水素水５の循環流を形成するための流路である。循環流路５０には、逆浸透溶存水素水を用いて稼働する外部装置１５０が配管接続されている。外部装置１５０は、水処理装置１０によって生成された逆浸透溶存水素水５を用いて稼働するものであればいかなるものであっても良い。本実施形態においては、血液透析システム３００を構成する透析液を生成するための透析液供給装置１６０や、ダイアライザー１７０が外部装置１５０として循環流路５０に対して配管接続されている。

透析液供給装置１６０は、逆浸透溶存水素水５に対して薬剤を溶解させることにより透析に用いる薬液（透析液）を生成可能なものである。透析液供給装置１６０には、薬剤を供給するための供給装置を一又は複数（図示例では、薬剤溶解装置１６２，１６４の２台）が接続されている。透析液供給装置１６０は、循環流路５０から取り込んだ逆浸透溶存水素水５に対して、薬剤溶解装置１６２，１６４から供給された薬剤を混合させることにより、透析液を生成できる。透析液供給装置１６０により生成された透析液は、各患者毎に割り当てられたダイアライザー１８０に供給され、血液透析に供される。

また、ダイアライザー１７０は、上述したダイアライザー１８０とは異なり、逆浸透溶存水素水５に対して薬剤を溶解させることにより透析液を生成する機能を備えたものである。そのため、ダイアライザー１７０は、透析液供給装置１６０を介することなく、循環流路５０に対して接続されている。

制御装置２００は、水処理装置１０において原水２から溶存水素水３を経て逆浸透溶存水素水５を生成する水処理運転の制御を行うものである。制御装置２００は、外部装置１５０における稼働状況に応じて、逆浸透溶存水素水５を外部装置１５０に対して供給するための制御を行える。制御装置２００は、稼働状態にある外部装置１５０において消費されると想定される逆浸透溶存水素水５の消費予定水量Ｑを基準として設定される生成目標水量Ｘに相当する逆浸透溶存水素水５を生成するように水処理運転に係る運転制御を行う。

ここで、前述した消費予定水量Ｑの導出は、様々な方法によって行うことができる。例えば、第一の方法として、稼働状態にある外部装置１５０の台数（稼働台数ａ）、及び外部装置１５０の稼働のために単位時間当たりに使用される水量（単位時間水量ｂ）に基づいて消費予定水量Ｑを導出する方法が考えられる。すなわち、制御装置２００は、稼働台数ａ及び単位時間水量ｂを乗じる演算を行うことにより、消費予定水量Ｑ（Ｑ＝ａ×ｂ）を導出するものとすることができる。また、第二の方法として、稼働台数ａと、稼働台数ａに応じて予め規定された数量ｃとを乗じて得られる水量を消費予定水量Ｑ（Ｑ＝ａ×ｃ）として導出する方法が考えられる。

また、第三の方法として、外部装置１５０において単位時間当たりに消費される逆浸透溶存水素水５の水量を検知するための流量センサを循環流路５０あるいは外部装置１５０に設け、当該流量センサによって検知された単位時間当たりの消費水量ｄの実績値、及び外部装置１５０の稼働予想時間ｔに基づいて消費予定水量Ｑ（Ｑ＝ｄ×ｔ）を導出するものとすることができる。なお、外部装置１５０において単位時間当たりに消費される逆浸透溶存水素水５の水量は、例えば、外部装置１５０に供給される逆浸透溶存水素水５の流量ｅ_ｉｎと、外部装置１５０において消費されずに循環流路５０に戻る逆浸透溶存水素水５の流量ｅ_ｏｕｔとの差（ｅ_ｉｎ－ｅ_ｏｕｔ）に基づいて導出することができる。制御装置２００は、例えば前述した第一の方法から第三の方法のうちいずれかの方法や、他の方法により消費予定水量Ｑを導出するものとすることができる。

また、消費予定水量Ｑの導出は、制御装置２００が行うものとすることも可能であるが、制御装置２００以外の装置が行うようにすることも可能である。具体的には、例えば、透析液供給装置１６０が備える制御装置（図示せず）において消費予定水量Ｑを導出し、そのデータを制御装置２００が取得して水処理運転に係る運転制御を行うようにすると良い。透析液供給装置１６０の制御装置は、各外部装置１５０において使用される逆浸透溶存水素水５の水量等、各外部装置１５０の使用状況を管理制御を行う。そのため、透析液供給装置１６０の制御装置において消費予定水量Ｑを導出し、そのデータを制御装置２００が活用することとすれば、消費予定水量Ｑの導出を容易かつ精度良く行うことができるのに加え、制御装置２００の負担を抑制できる。

また、薬剤溶解装置１６２，１６４が備える制御装置（図示せず）において消費予定水量Ｑを導出し、そのデータを制御装置２００が取得して水処理運転に係る運転制御を行うようにすることも可能である。薬剤溶解装置１６２，１６４は、薬剤を溶解させるために適した水量（現実に治療に使用する水量）を把握するための制御装置を有しているため、その制御装置を活用して消費予定水量Ｑを導出することが可能である。このように、薬剤溶解装置１６２，１６４の制御装置において消費予定水量Ｑを導出し、そのデータを制御装置２００が活用することとすれば、消費予定水量Ｑの導出を容易かつ精度良く行うことができるのに加え、制御装置２００の負担を抑制できる。

また、消費予定水量Ｑの導出は、水処理装置１０の制御装置２００や、透析液供給装置１６０の制御装置、あるいは薬剤溶解装置１６２，１６４の制御装置とは別に設けられた他の装置を用いて行うようにすることも可能である。このような装置を設ける場合には、循環流路５０のいずれかの箇所や、循環流路５０に繋がる他の箇所等、適宜の箇所に設けることが可能である。

制御装置２００は、上述したようにして消費予定水量Ｑを導出すると、消費予定水量Ｑを基準として生成目標水量Ｘを設定する。ここで、制御装置２００による生成目標水量Ｘは、様々な方法で行うことができる。例えば、制御装置２００は、消費予定水量Ｑそのものを生成目標水量Ｘと設定するものとしたり、消費予定水量Ｑを所定の演算式に代入して生成目標水量Ｘを設定するものとしたりすることができる。制御装置２００は、このようにして消費予定水量Ｑを基準として設定された生成目標水量Ｘに相当する量の逆浸透溶存水素水５を生成するように、水処理装置１０をなす各部の動作制御を行い、水処理運転を実行させる。

血液透析システム３００においては、制御装置２００による制御のもと、図４に示すフローチャートに則って。外部装置１５０の稼働状態に応じて水処理運転が行われる。以下、図４のフローチャートについて、各ステップ毎に説明する。

（ステップ１）
制御装置２００は、ステップ１において消費予定水量Ｑを導出するための演算処理を行う。消費予定水量Ｑの演算は、例えば上述した第一の方法から第三の方法のうちいずれかの方法によって行うことができる。消費予定水量Ｑの導出が完了すると、制御フローがステップ２に進められる。

（ステップ２）
制御装置２００は、ステップ２において、する処理を行う。生成目標水量Ｘは、上述したようにステップ１において導出された消費予定水量Ｑをそのまま適用する方法や、消費予定水量Ｑに基づいて所定の演算式によって導出された水量を適用する方法によって設定される。生成目標水量Ｘの設定が完了すると、制御フローがステップ３に進められる。

（ステップ３）
制御装置２００は、ステップ３において、ステップ２で設定された生成目標水量Ｘに相当する水量の逆浸透溶存水素水５を生成可能なように、水処理装置１０を構成する各部の動作制御を行うことにより、水処理運転を行わせる。具体的には、制御装置２００は、原水供給部２０に設けられたポンプ２８の出力を生成目標水量Ｘに応じて変動させて原水２を水素溶解装置３０に供給させる。また、制御装置２００は、水素溶解装置３０に供給される原水２の水量に応じて、水素溶解装置３０で生成される溶存水素水３の溶存水素濃度が適正値となるように、水素溶解装置３０の出力調整を行う。また、生成目標水量Ｘの逆浸透溶存水素水５がＲＯタンク４４に供給されるように、生成目標水量Ｘに応じてＲＯポンプ４５の出力調整を行う。制御装置２００は、このようにして水処理運転を行い、生成目標水量Ｘに相当する水量の逆浸透溶存水素水５を生成させる。

（ステップ４）
制御装置２００は、ステップ４において、外部装置１５０で必要とされる水量の逆浸透溶存水素水５を供給可能なように、消費予定水量Ｑに基づいて循環ポンプ４６ａの出力制御を行う。ステップ４に係る制御が完了すると、制御フローはステップ１に戻される。

血液透析システム３００において、水処理装置１０は、上述したようにして、図４に係る制御フローに則った制御に基づく動作を繰り返す。これにより、水処理装置１０は、消費予定水量Ｑに基づいて適正な水量の逆浸透溶存水素水５をＲＯタンク４４に補充しつつ、外部装置１５０において必要とされる水量の逆浸透溶存水素水５を、循環流路５０を介して外部装置１５０に供給できる。

上述した実施形態において例示した、本発明を具現化した水処理装置１０は、以下の（ａ）～（ｅ）に示すような特徴的構成を有し、これにより本発明に特有の効果を奏することができる。

（ａ）上述した本実施形態の水処理装置１０は、原水２に水素を溶解させることにより溶存水素水３を生成する水素溶解装置３０と、水素溶解装置３０に接続され、溶存水素水３に対して逆浸透膜処理を行うことにより逆浸透溶存水素水５を生成する逆浸透膜処理装置４０と、逆浸透溶存水素水５を貯留可能なＲＯタンク４４と、逆浸透溶存水素水５をＲＯタンク４４から流出し、ＲＯタンク４４に戻るように循環可能な循環流路５０と、原水２から溶存水素水３を経て逆浸透溶存水素水５を生成する水処理運転の制御を行う制御装置２００と、を有し、循環流路５０が、逆浸透溶存水素水５を用いて稼働する外部装置１５０に対して配管接続されており、外部装置１５０における稼働状況に応じて、逆浸透溶存水素水５を外部装置１５０に対して供給可能なものであり、制御装置２００が、稼働状態にある外部装置１５０における消費が想定される逆浸透溶存水素水５の消費予定水量Ｑを基準として規定される生成目標水量Ｘに相当する逆浸透溶存水素水５を生成するように水処理運転に係る運転制御を行うこと、を特徴とするものであると良い。

本実施形態の水処理装置１０は、上記（ａ）のような構成とすることにより、外部装置１５０の稼働のために利用される逆浸透溶存水素水５に匹敵する水量の逆浸透溶存水素水５をＲＯタンク４４に準備することができる。これにより、本実施形態の水処理装置１０は、逆浸透溶存水素水５を生成している状態を維持し、要求に応じて逆浸透溶存水素水５を供給可能でありつつ、水素の脱気に伴う逆浸透溶存水素水５における溶存水素濃度の低下を最小限に抑制することができる。

（ｂ）上述した本実施形態の水処理装置１０は、外部装置１５０が、循環流路５０に対して複数、配管接続されており、制御装置２００が、稼働状態にある外部装置１５０の稼働台数ａ、及び外部装置１５０の稼働のために単位時間当たりに使用された水量（単位時間水量ｂ）に基づいて導出される消費予定水量Ｑに基づいて前記水処理運転に係る前記運転制御を行うこと、を特徴とするものであると良い。

本実施形態の水処理装置１０は、上記（ｂ）のような構成とすることにより、消費予定水量Ｑを外部装置１５０の稼働台数ａ、及び単位時間水量ｂに基づいて適切に導出することができる。これにより、過不足なく適量の逆浸透溶存水素水５をＲＯタンク４４に準備し、適正な溶存水素濃度の逆浸透溶存水素水５を外部装置１５０における要求に応じて供給できる。なお、消費予定水量Ｑの導出は、制御装置２００が行うことも可能であるが、制御装置２００とは異なる他の装置（例えば透析液供給装置１６０や薬剤溶解装置１６２，１６４、あるいはその他の装置）において行うようにすることも可能である。

（ｃ）上述した本実施形態の水処理装置１０は、外部装置１５０が、循環流路５０に対して複数、配管接続されており、制御装置２００が、稼働状態にある外部装置１５０の稼働台数ａと、当該稼働台数ａに応じて予め規定された数量ｃとを乗じて得られる水量を消費予定水量Ｑとして前記水処理運転に係る前記運転制御を行うこと、を特徴とするものであると良い。

本実施形態の水処理装置１０は、上記（ｃ）のような構成とすることにより、消費予定水量Ｑを外部装置１５０の稼働台数ａ、及び稼働台数ａに応じて予め規定された数量ｃに基づいて適切に導出することができる。これにより、過不足なく適量の逆浸透溶存水素水５をＲＯタンク４４に準備し、適正な溶存水素濃度の逆浸透溶存水素水５を外部装置１５０における要求に応じて供給できる。なお、消費予定水量Ｑの導出は、制御装置２００が行うことも可能であるが、制御装置２００とは異なる他の装置（例えば透析液供給装置１６０や薬剤溶解装置１６２，１６４、あるいはその他の装置）において行うようにすることも可能である。

（ｄ）上述した本実施形態の水処理装置１０は、循環流路５０から外部装置１５０に供給される逆浸透溶存水素水５の流量に基づいて、外部装置１５０の稼働のために単位時間当たりに使用された水量（消費水量ｄ）に基づいて導出される消費予定水量Ｑに基づいて前記水処理運転に係る前記運転制御を行うこと、を特徴とするものであると良い。

本実施形態の水処理装置１０は、上記（ｄ）のような構成とすることにより、外部装置１５０の稼働のために単位時間当たりに使用された消費水量ｄに基づいて消費予定水量Ｑを適確に導出することができる。これにより、過不足なく適量の逆浸透溶存水素水５をＲＯタンク４４に準備し、適正な溶存水素濃度の逆浸透溶存水素水５を外部装置１５０における要求に応じて供給できる。なお、消費予定水量Ｑの導出は、制御装置２００が行うことも可能であるが、制御装置２００とは異なる他の装置（例えば透析液供給装置１６０や薬剤溶解装置１６２，１６４、あるいはその他の装置）において行うようにすることも可能である。

（ｅ）上述した本実施形態の水処理装置１０は、外部装置１５０が、血液透析に用いられるダイアライザー１７０、あるいはダイアライザー１８０に対して血液透析に用いる透析液を供給する透析液供給装置１６０であること、を特徴とするものであると良い。

本実施形態の水処理装置１０は、上記（ｅ）のような構成とすることにより、外部装置１５０として設けられた透析液供給装置１６０やダイアライザー１７０に対して適正な溶存水素濃度の逆浸透溶存水素水５を供給できる。従って、本実施形態の水処理装置１０は、上述した血液透析システム３００のように血液透析に用いられる装置において必要とされる透析用水の生成装置として好適に利用できる。

なお、本発明の水処理装置は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能であり、上記実施形態において例示したものや、上記（ａ）～（ｅ）に係るものに限定されるものではなく、例えば以下の第一変形例、第二変形例のような構成としても良い。以下、水処理装置１０及び血液透析システム３００の第一変形例、及び第二変形例について説明する。なお、第一変形例及び第二変形例の説明において、上記実施形態に係る水処理装置１０及び血液透析システム３００と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細の説明については省略する。

≪第一変形例≫
第一変形例の水処理装置１０は、図５に示すように、逆浸透溶存水素水５を排出可能なように、循環流路５０及びＲＯタンク４４のいずれか一方又は双方（図示例では循環流路５０）に排水路５２を設けた構成とすることも可能である。このような構成とした場合、図５に示すように、循環流路５０と排水路５２との分岐部分に三方弁５４を設けたり、三方弁５４に代えて、あるいは三方弁５４に加えて排水路５２に開閉弁を設けたりして、排水路を介する逆浸透溶存水素水５の排出を調整可能な排水弁を備えた構成とされている。

水処理装置１０は、このような構成としつつ、制御装置２００による制御のもと、ＲＯタンク４４における逆浸透溶存水素水５の貯留量が所定の基準量を超えることを条件として、排水路５２を介して循環流路５０を流れる逆浸透溶存水素水５を排出させ、貯留量が所定の基準量を下回ることを条件として、排水路５２を介する逆浸透溶存水素水５の排出を停止させものとされている。

第一変形例に係る水処理装置１０は、上述した（ａ）～（ｅ）に係る特徴的構成に加えて、以下の（ｆ）に係る特徴的構成を有し、これにより以下のような特有の効果を奏することができる。

（ｆ）第一変形例の水処理装置１０は、逆浸透溶存水素水５を排出可能なように、循環流路５０及びＲＯタンク４４のいずれか一方又は双方に対して配管接続された排水路５２と、排水路５２を介する逆浸透溶存水素水５の排出を調整する排水弁と、を有し、制御装置２００は、ＲＯタンク４４における逆浸透溶存水素水５の貯留量が所定の基準量を超えることを条件として、排水路５２を介して循環流路５０を流れる逆浸透溶存水素水５を排出させ、貯留量が所定の基準量を下回ることを条件として、排水路５２を介する逆浸透溶存水素水５の排出を停止させること、を特徴とするものである。

第一変形例の水処理装置１０は、このような構成とされているため、排水路５２を介して排水を行うことにより、ＲＯタンク４４における逆浸透溶存水素水５の貯留量が所定の基準量となるように調整することができる。これにより、本変形例の水処理装置１０は、逆浸透溶存水素水５を生成している状態を維持し、要求に応じて逆浸透溶存水素水５を供給可能でありつつ、水素の脱気に伴う逆浸透溶存水素水５における溶存水素濃度の低下を最小限に抑制することができる。

≪第二変形例≫
第二変形例の水処理装置１０においては、制御装置２００が、外部装置１５０において使用された逆浸透溶存水素水５の使用水量を把握可能なものとされている。本変形例の水処理装置１０は、制御装置２００により把握された使用水量が消費予定水量Ｑを上回ることを条件として、使用水量と消費予定水量Ｑとの差に基づいて導出される加算水量を消費予定水量に対して加算した水量を生成目標水量Ｘとして水処理運転に係る運転制御を行う。

一方、本変形例の水処理装置１０は、制御装置２００により把握された使用水量が消費予定水量Ｑを下回ることを条件として、使用水量と消費予定水量Ｑとの差に基づいて導出される減算水量を消費予定水量Ｑから減算した水量を生成目標水量Ｘとして水処理運転に係る運転制御を行う。

第二変形例に係る水処理装置１０は、上述した（ａ）～（ｅ）に係る特徴的構成に加えて、以下の（ｇ）に係る特徴的構成を有し、これにより以下のような特有の効果を奏することができる。

（ｇ）第二変形例の水処理装置１０は、制御装置２００が、外部装置１５０において使用された逆浸透溶存水素水５の使用水量を把握可能であり、制御装置２００により把握された使用水量が消費予定水量Ｑを上回ることを条件として、使用水量と消費予定水量Ｑとの差に基づいて導出される加算水量を消費予定水量Ｑに対して加算した水量を生成目標水量Ｘとして水処理運転に係る運転制御を行い、制御装置２００により把握された使用水量が消費予定水量Ｑを下回ることを条件として、使用水量と消費予定水量Ｑとの差に基づいて導出される減算水量を消費予定水量Ｑから減算した水量を生成目標水量Ｘとして水処理運転に係る運転制御を行うものである。

第二変型例の水処理装置１０は、外部装置１５０において実際に使用された逆浸透溶存水素水５の使用水量を把握し、使用水量と消費予定水量Ｑとの差に基づいて生成目標水量Ｘを増減させるものとされている。これにより、第二変型例の水処理装置１０は、外部装置１５０における実際の逆浸透溶存水素水５の使用水量を反映した水量に生成目標水量Ｘを設定でき、その分だけ逆浸透溶存水素水５をより一層過不足無く生成させることができる。

≪その他の変形例≫
上述した実施形態や第一変形例、第二変形例に係る水処理装置１０は、本発明の水処理装置の一例を示したものに過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、上述した水処理装置１０は、上記（ｂ）～（ｄ）のいずれかのようにして消費予定水量Ｑを導出して生成目標水量Ｘを設定するものであるが、上記（ｂ）～（ｄ）とは別の方法によって消費予定水量Ｑを導出して生成目標水量Ｘを設定するものとすることが可能である。また、水処理装置１０は、上記（ｂ）～（ｄ）から選ばれる複数の方法によって導出された複数の消費予定水量Ｑに基づいて、生成目標水量Ｘを設定するようにしても良い。例えば、水処理装置１０は、上記（ｂ）～（ｄ）から選ばれる複数の方法によって導出された複数の消費予定水量Ｑの平均値や、複数の消費予定水量Ｑのうち最大のもの、あるいは最小のものに基づいて生成目標水量Ｘを設定するようにしても良い。

また、上述した水処理装置１０は、ダイアライザー１７０や透析液供給装置１６０を外部装置１５０とした血液透析システム３００に用いられるものとして例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、血液透析に用いられる装置とは異なる他の装置を外部装置１５０としても良い。

本願発明は、上述した実施の形態に記載の構成に限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲において適宜設計変更等することが可能である。上述した各実施の形態や変形例の構成要素は任意に選択して組み合わせて構成するとよい。また各実施の形態や変形例の任意の構成要素と、課題を解決するための手段、発明を実施するための形態等に記載の任意の構成要素または課題を解決するための手段、発明を実施するための形態等に記載の任意の構成要素を具体化した構成要素とは任意に組み合わせて構成するとよい。これらについても、本願または本願に基づく分割出願等において権利取得する意思を有する。

本発明は、例えば、血液透析に用いる透析液を生成する透析液供給装置やダイアライザー等の外部装置に対して供給する逆浸透溶存水素水を生成するための水処理装置全般において好適に利用できる。

２ ：原水
３ ：溶存水素水
５ ：逆浸透溶存水素水
１０ ：水処理装置
３０ ：水素溶解装置
４０ ：逆浸透膜処理装置
４４ ：ＲＯタンク
５０ ：循環流路
５２ ：排水路
５４ ：三方弁
１５０ ：外部装置
１６０ ：透析液供給装置
１７０ ：ダイアライザー
１８０ ：ダイアライザー
２００ ：制御装置
３００ ：血液透析システム
Ｑ ：消費予定水量
Ｘ ：生成目標水量
ａ ：稼働台数
ｂ ：単位時間水量
ｃ ：数量
ｄ ：消費水量

Claims (7)

1. 原水に水素を溶解させることにより溶存水素水を生成する水素溶解装置と、
   前記水素溶解装置に接続され、前記溶存水素水に対して逆浸透膜処理を行うことにより逆浸透溶存水素水を生成する逆浸透膜処理装置と、
   前記逆浸透溶存水素水を貯留可能なＲＯタンクと、
   前記逆浸透溶存水素水を前記ＲＯタンクから流出し、前記ＲＯタンクに戻るように循環可能な循環流路と、
   前記原水から前記溶存水素水を経て前記逆浸透溶存水素水を生成する水処理運転の制御を行う制御装置と、
   を有し、
   前記循環流路が、前記逆浸透溶存水素水を用いて稼働する外部装置に対して配管接続されており、
   前記外部装置における稼働状況に応じて、前記逆浸透溶存水素水を前記循環流路を介して前記外部装置に対して供給可能なものであり、
   前記制御装置が、稼働状態にある前記外部装置における消費が想定される前記逆浸透溶存水素水の消費予定水量を基準として設定される生成目標水量に相当する前記逆浸透溶存水素水を生成するように前記水処理運転に係る運転制御を行うこと、を特徴とする水処理装置。
2. 前記外部装置が、前記循環流路に対して複数、配管接続されており、
   前記制御装置が、稼働状態にある前記外部装置の台数、及び前記外部装置の稼働のために単位時間当たりに使用された水量に基づいて導出される前記消費予定水量に基づいて前記水処理運転に係る前記運転制御を行うこと、を特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記外部装置が、前記循環流路に対して複数、配管接続されており、
   前記制御装置が、稼働状態にある前記外部装置の台数と、当該台数に応じて予め規定された数量とを乗じて得られる水量を前記消費予定水量として前記水処理運転に係る前記運転制御を行うこと、を特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
4. 前記循環流路から前記外部装置に供給される前記逆浸透溶存水素水の流量に基づいて、前記外部装置の稼働のために単位時間当たりに使用された水量に基づいて導出される前記消費予定水量に基づいて前記制御装置が前記水処理運転に係る前記運転制御を行うこと、を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の水処理装置。
5. 前記逆浸透溶存水素水を排出可能なように、前記循環流路及び前記ＲＯタンクのいずれか一方又は双方に対して配管接続された排水路と、
   前記排水路を介する前記逆浸透溶存水素水の排出を調整する排水弁と、
   を有し、
   前記制御装置は、前記ＲＯタンクにおける前記逆浸透溶存水素水の貯留量が所定の基準量を超えることを条件として、前記排水路を介して前記循環流路を流れる前記逆浸透溶存水素水を排出させ、貯留量が所定の基準量を下回ることを条件として、前記排水路を介する前記逆浸透溶存水素水の排出を停止させること、を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の水処理装置。
6. 前記制御装置が、前記外部装置において使用された前記逆浸透溶存水素水の使用水量を把握可能であり、
   前記制御装置により把握された前記使用水量が前記消費予定水量を上回ることを条件として、前記使用水量と前記消費予定水量との差に基づいて導出される加算水量を前記消費予定水量に対して加算した水量を前記生成目標水量として前記水処理運転に係る運転制御を行い、
   前記制御装置により把握された前記使用水量が前記消費予定水量を下回ることを条件として、前記使用水量と前記消費予定水量との差に基づいて導出される減算水量を前記消費予定水量から減算した水量を前記生成目標水量として前記水処理運転に係る前記運転制御を行うこと、を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の水処理装置。
7. 前記外部装置が、血液透析に用いられるダイアライザー、あるいは前記ダイアライザーに対して前記血液透析に用いる透析液を供給する透析液供給装置であること、を特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の水処理装置。

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