JP7345752B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、透析治療に用いられる人工透析用水等を製造するための水処理装置に関する。

従来の人工透析用水製造装置について、図３を用いて説明する。図３に示すように、人工透析用水は、典型的には水道水や井戸水である原水から製造される。

原水は、まず、原水タンク５１に貯留される。原水タンク５１の内部には、加温用ヒータ５１ｈが設けられていて、原水の温度を２５℃にまで加温する。原水の温度が２５℃よりも低いままでは、後続の装置内において、原水中のシリカ成分等が析出して不具合を発生させるおそれがあるからである。

２５℃に加温された原水は、次に、原水ポンプ５２によって前処理ユニット５３に送られる。前処理ユニット５３は、プレフィルタ５３ａと、軟水装置５３ｂと、カーボンフィルタ５３ｃと、を当該順序で有している。プレフィルタ５３ａは、主として原水中の不純物（ゴミ）を濾過し、軟水装置５３ｂは、主として原水中のカルシウムイオン（Ｃａ²⁺ ）及びマグネシウムイオン（Ｍｇ²⁺ ）を除去し、カーボンフィルタ５３ｃは、主として原水中の残留塩素（総塩素：遊離塩素+結合塩素）を除去する。

前処理ユニット５３での前処理が終わった原水は、ＲＯユニット５４（逆浸透膜処理装置）に送られる。ＲＯユニット５４は、ＲＯポンプ５４ｐを用いて、前処理が終わった原水をＲＯモジュール５４ｍに供給する。ＲＯモジュール５４ｍは、原水に含まれる無機イオン全般を除去する。ＲＯモジュール５４ｍでの処理を終えたＲＯ水（原水の５０～９０％程度）は、ＲＯ水供給ユニット５５に送られ、ＲＯモジュール５４ｍでの処理によって生成されたＲＯ排水は、一部（「循環水」とも呼ばれる）がＲＯポンプ５４ｐを介してＲＯモジュール５４ｍに再投入され、他の一部（原水の１０～５０％程度、「濃縮水」とも呼ばれる）が排水処理される。

ＲＯ水供給ユニット５５は、ＲＯ水が貯留されるＲＯ水タンク５５ｔを有している。ＲＯ水タンク５５ｔの内部には、ＵＶ照射装置５５ｕが設けられていて、ＲＯ水にＵＶ照射処理を行なえるようになっている。また、ＲＯ水タンク５５ｔには、当該ＲＯ水タンク５５ｔ内のＲＯ水の水位変化に依存して流入する外部空気中の浮遊菌やゴミを除去するために、エアーフィルタ５５ｆが設けられている。

ＲＯ水タンク５５ｔに貯留されたＲＯ水は、送水ポンプ５６を介して、ＵＦ５７（ウルトラフィルタ、「限界濾過膜」とも呼ばれる）に送られる。ＵＦ５７は、ＲＯ水から生物学的不純物を除去する。ＵＦ５７によって生物学的不純物を除去されたＲＯ水は、透析用水として、透析治療用の各種の医療機器に送られる。通常、それらの医療機器において、透析用水は３６℃前後にまで加温されて、各種の透析治療に利用される。そして、透析用水は、医療機器循環後、ＵＦ５８（ウルトラフィルタ、「限界濾過膜」とも呼ばれる）に戻ってきて、更にＲＯ水タンク５５ｔに戻される。

図３に示す以上のような人工透析用水製造装置は、すでに実用化されていて、透析治療のための人工透析用水を安定的に製造している。

その他、特許文献１は、人工透析用水中の細菌由来のＤＮＡ断片を簡単な設備、操作で効率よく除去できる方法及び浄化装置を提案している。

特開２０１０－２７９４６１

本件出願人は、図３に示す人工透析用水製造装置を製造する製造メーカーである。そして、本件発明者は、図３の人工透析用水製造装置を更に改良することについて、鋭意検討を重ねてきた。

従来のＲＯ水タンク５５ｔは、図４に示すように、当該ＲＯ水タンク５５ｔ内に貯留されるＲＯ水の水位に関して、
（１）ＲＯ水タンク５５ｔの満水を警告するための満水センサＳ５１と、
（２）所定の過大水位より上か下かを検出する過大水位センサＳ５２と、
（３）所定の高水位より上か下かを検出する高水位センサＳ５３と、
（４）所定の中水位より上か下かを検出する中水位センサＳ５４と、
（５）所定の低水位より上か下かを検出する低水位センサＳ５５と、
（６）所定の過小水位より上か下かを検出し、警告するための過小水位センサＳ５６と、
（７）前記ＲＯ水タンクの渇水を検出するための渇水センサＳ５７と、
を有している。

例えば、ＲＯ水タンク５５ｔの総容積は、２９１Ｌ（リットル）であり、
満水センサＳ５１は、２７０Ｌの位置に設けられ、
過大水位センサＳ５２は、２４９Ｌの位置を過大水位として設けられ、
高水位センサＳ５３は、２２８Ｌの位置を高水位として設けられ、
中水位センサＳ５４は、１８３Ｌの位置を中水位として設けられ、
低水位センサＳ５５は、１４４Ｌの位置を低水位として設けられ、
過小水位センサＳ５６は、６９Ｌの位置を過小水位として設けられ、
渇水センサＳ５７は、２１Ｌの位置に設けられている。

そして、ＲＯポンプ５４ｐを制御する制御装置が設けられ、当該制御装置は、透析用水が供給されて利用される透析装置の稼働状態に応じて、ＲＯポンプ５４ｐを以下の２パターンで制御している。

＜第１パターン：透析装置停止中＞
透析装置が稼働していない状態では、制御装置は、
（ｐａ）前記水位が前記高水位より上から下に変わっても、まだＲＯポンプ５４ｐは駆動せず、前記水位が前記中水位より下になった後、ＲＯポンプ５４ｐを低速（例えば３２Ｌ／ｍｉｎ）で駆動するようになっており、
（ｐｂ）前記水位が前記低水位より上から下に変わった場合には、ＲＯポンプ５４ｐを高速（例えば４０Ｌ／ｍｉｎ）に増速するようになっており、
（ｐｃ）前記水位が前記低水位より下から上に変わっても、ＲＯポンプ５４ｐの高速での駆動が継続され、前記水位が前記中水位より上になった後、ＲＯポンプ５４ｐを低速に減速するようになっており、及び、
（ｐｄ）前記水位が前記高水位より下から上に変わっても、ＲＯポンプ５４ｐの低速での駆動が継続され、前記水位が前記過大水位より上になった後、ＲＯポンプ５４ｐの駆動を停止する。

説明を補足すれば、透析装置が稼働していない状態でＲＯ水タンク５５ｔの水位が低下するのは、透析装置が洗浄プロセスを実施している場合であると考えられる。従って、水位の低下時には、迅速な給水を実施するべく、ＲＯポンプ５４ｐを高速で駆動するようになっている。

＜第２パターン：透析装置稼働中＞
透析装置が稼働している状態では、制御装置は、
（ｑａ）前記水位が前記高水位より上から下に変わっても、まだＲＯポンプ５４ｐは駆動せず、前記水位が前記中水位より下になった後、ＲＯポンプ５４ｐを低速（例えば３２Ｌ／ｍｉｎ）で駆動するようになっており、
（ｑｂ）前記水位が前記低水位より上から下に変わった場合には、ＲＯポンプ５４ｐを中速（例えば３５Ｌ／ｍｉｎ）に増速するようになっており、
（ｑｃ）前記水位が前記低水位より下から上に変わっても、ＲＯポンプ５４ｐの中速での駆動が継続され、前記水位が前記中水位より上になった後、ＲＯポンプ５４ｐを低速に減速するようになっており、及び、
（ｑｄ）前記水位が前記高水位より下から上に変わっても、ＲＯポンプ５４ｐの低速での駆動が継続され、前記水位が前記過大水位より上になった後、ＲＯポンプ５４ｐの駆動を停止する。

説明を補足すれば、透析装置が稼働している状態でＲＯ水タンク５５ｔの水位が低下するのは、透析装置が透析プロセスを実施している場合であると考えられる。従って、水位の低下時でも、さほど高速での給水を実施する必要はないため、ＲＯポンプ５４ｐを中速で駆動するようになっている。

以上のような２パターンの制御によって、第１パターンのみで制御する場合と比較して、ＲＯポンプ５４ｐは駆動時間をより長く維持することができる。この結果、ＲＯモジュール５４ｍへの原水の供給が停止してＲＯモジュール５４ｍが「滞留」状態となる時間をより短くすることができ、水質の悪化を抑制することができる。

しかしながら、以上のような２パターンの制御を実現するには、透析装置の稼働状況を把握して、それに対応する信号を制御装置に入力する必要があった。そのためのハードウェアの構築や当該ハードウェアのメンテナンスは、水処理装置のユーザにとっては、面倒ないし煩雑であるという問題があった。

本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、透析装置の稼働／停止の信号入力を必要とすることなく、ＲＯモジュールへの原水の供給をなるべく停止させない制御を実現できる人工透析用水製造装置を提供することである。また、本発明によって製造されるＲＯ水は、人工透析用水に限定されず、器具洗浄用水、検査用水、手洗い用水、調剤用水、等としても利用できる。すなわち、本発明は、広くは、用水利用装置の稼働／停止の信号を入力する必要なしで、ＲＯモジュールへの原水の供給をなるべく停止させない制御を実現できる水処理装置を提供することである。

本発明は、原水をＲＯ水とＲＯ排水とに分離するＲＯモジュールと、前記ＲＯ水を貯留するＲＯ水タンクと、前記原水を前記ＲＯモジュールへ供給するＲＯポンプと、前記ＲＯポンプを制御する制御装置と、を備え、前記ＲＯ水タンクは、当該ＲＯ水タンク内に貯留される前記ＲＯ水の水位に関して、所定の過大水位より上か下かを検出する過大水位センサと、所定の高水位より上か下かを検出する高水位センサと、所定の中水位より上か下かを検出する中水位センサと、所定の低水位より上か下かを検出する低水位センサと、を有しており、前記制御装置は、
（ａ）前記水位が前記高水位より上から下に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より下になった時点以後は前記水位低下の速度に対応する速度で当該水位低下を補うように前記ＲＯポンプを駆動するようになっており、
（ｂ）前記水位が前記低水位より上から下に変わった場合には、前記ＲＯポンプを最高速度にまで増速するようになっている
ことを特徴とする水処理装置である。

本発明によれば、
（ａ）前記水位が前記高水位より上から下に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より下になった時点以後は前記水位低下の速度に対応する速度で当該水位低下を補うように前記ＲＯポンプを駆動するようになっている
ことにより、水位が中水位より下になった時点以後、水位が当該中水位に可及的に維持されるような制御が実施されることになる（それまでの水位低下時と同じＲＯ水利用条件が続けば水位は中水位に可及的に維持される（実際にはＲＯ水利用条件は変動し得る））。これにより、水位がその後に低水位を下回るか高水位を上回るまでの時間を稼ぐことができ、すなわち、ＲＯポンプの駆動時間をより長く維持することができる。

また、前記制御装置は、更に、
（ｃ）前記水位が前記低水位より下から上に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より上になる時点までの水位上昇に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より上になった時点以後は前記水位上昇の速度に対応する速度で当該水位上昇を相殺するように前記ＲＯポンプを減速するようになっており、及び、
（ｄ）前記水位が前記高水位より下から上に変わった場合には、前記ＲＯポンプを最小速度にまで減速するようになっている
ことが好ましい。

この場合、
（ｃ）前記水位が前記低水位より下から上に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より上になる時点までの水位上昇に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より上になった時点以後は前記水位上昇の速度に対応する速度で当該水位上昇を相殺するように前記ＲＯポンプを減速するようになっている
ことにより、水位が中水位より上になった時点以後、水位が当該中水位に可及的に維持されるような制御が実施されることになる（それまでの水位上昇時と同じＲＯ水利用条件が続けば水位は中水位に可及的に維持される（実際にはＲＯ水利用条件は変動し得る））。これにより、水位がその後に低水位を下回るか高水位を上回るまでの時間を稼ぐことができ、すなわち、ＲＯポンプの駆動時間をより長く維持することができる。

また、前記制御装置は、更に、
（ｅ）前記水位が前記過大水位より下から上に変わった場合には、前記ＲＯポンプを停止させるようになっている
ことが好ましい。

あるいは、本発明は、原水をＲＯ水とＲＯ排水とに分離するＲＯモジュールと、前記ＲＯ水を貯留するＲＯ水タンクと、前記原水を前記ＲＯモジュールへ供給するＲＯポンプと、を備えた水処理装置を制御する方法であって、前記ＲＯ水タンクは、当該ＲＯ水タンク内に貯留される前記ＲＯ水の水位に関して、所定の過大水位と、所定の高水位と、所定の中水位と、所定の低水位と、が規定されており、
当該方法は、
（ａ）前記水位が前記高水位より上から下に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より下になった時点以後は前記水位低下の速度に対応する速度で当該水位低下を補うように前記ＲＯポンプを駆動する工程と、
（ｂ）前記水位が前記低水位より上から下に変わった場合には、前記ＲＯポンプを最高速度にまで増速するようになっている工程と、
を備えたことを特徴とする方法である。

この場合、当該方法は、
（ｃ）前記水位が前記低水位より下から上に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より上になる時点までの水位上昇に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より上になった時点以後は前記水位上昇の速度に対応する速度で当該水位上昇を相殺するように前記ＲＯポンプを減速するようになっている工程と、
（ｄ）前記水位が前記高水位より下から上に変わった場合には、前記ＲＯポンプを最小速度にまで減速するようになっている工程と、
を更に備えることが好ましい。

また、この場合、当該方法は、
（ｅ）前記水位が前記過大水位より下から上に変わった場合には、前記ＲＯポンプを停止させる工程
を更に備えることが好ましい。

本発明によれば、
（ａ）前記水位が前記高水位より上から下に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より下になった時点以後は前記水位低下の速度に対応する速度で当該水位低下を補うように前記ＲＯポンプを駆動するようになっている
ことにより、水位が中水位より下になった時点以後、水位が当該中水位に可及的に維持されるような制御が実施されることになる。これにより、水位がその後に低水位を下回るか高水位を上回るまでの時間を稼ぐことができ、すなわち、ＲＯポンプの駆動時間をより長く維持することができる。

本発明の一実施形態に係る水処理装置の概略説明図である。 図１の水処理装置のＲＯ水タンクの概略図である。 従来の人工透析用水製造装置の概略説明図である。 図３の水処理装置のＲＯ水タンクの概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る水処理装置の概略説明図である。図１に示すように、本実施形態の水処理装置１０は、原水が貯留されると共に当該原水を加温する加温ヒータ１１ｈが設けられた原水タンク１１と、原水タンク１１内の調温された原水を前処理する前処理ユニット１３と、前処理ユニット１３によって前処理された原水に対して逆浸透膜（ＲＯＭ）を用いて当該原水をＲＯ水とＲＯ排水とに分離するＲＯモジュール１４ｍと、を備えている。

本実施形態では、原水として水道水が用いられるようになっている。水道水である原水は、原水タンク１１において貯留されるようになっている。原水タンク１１には原水タンク温度センサ２１が設けられている。

２５℃～３３℃に調温された原水は、原水ポンプ１２によって前処理ユニット１３に送られるようになっている。前処理ユニット１３は、プレフィルタ１３ａと、軟水装置１３ｂと、カーボンフィルタ１３ｃと、を当該順序で有している。プレフィルタ１３ａは、主として原水中の不純物（ゴミ）を濾過するようになっており、軟水装置１３ｂは、主として原水中のカルシウムイオン（Ｃａ²⁺ ）及びマグネシウムイオン（Ｍｇ²⁺ ）を除去するようになっており、カーボンフィルタ１３ｃは、主として原水中の残留塩素（総塩素：遊離塩素+結合塩素）を除去するようになっている。

前処理ユニット１３での前処理が終わった原水は、ＲＯユニット１４（逆浸透膜処理装置）に送られるようになっている。ＲＯユニット１４は、ＲＯポンプ１４ｐを用いて、前処理が終わった原水をＲＯモジュール１４ｍに供給するようになっている。ＲＯモジュール１４ｍは、原水に含まれる無機イオン全般を除去するようになっている。ＲＯモジュール１４ｍでの処理を終えたＲＯ水（原水の５０～９０％程度）は、ＲＯ水供給ユニット１５に送られるようになっており、ＲＯモジュール１４ｍでの処理によって生成されたＲＯ排水は、一部（「循環水」とも呼ばれる）がＲＯポンプ１４ｐを介してＲＯモジュール１４ｍに再投入されるようになっており、他の一部（原水の１０～５０％程度、「濃縮水」とも呼ばれる）が排水処理されるようになっている。

ＲＯ水供給ユニット１５は、ＲＯ水が貯留されるＲＯ水タンク１５ｔを有している。ＲＯ水タンク１５ｔの内部には、ＵＶ照射装置１５ｕが設けられていて、ＲＯ水にＵＶ照射処理を行なえるようになっている。また、ＲＯ水タンク１５ｔには、当該ＲＯ水タンク１５ｔ内のＲＯ水の水位変化に依存して流入する外部空気中の浮遊菌やゴミを除去するために、エアーフィルタ１５ｆが設けられている。

ＲＯ水タンク１５ｔ内に貯留されたＲＯ水は、送水ポンプ１６を介して、ＵＦ１７（ウルトラフィルタ、「限界濾過膜」とも呼ばれる）に送られるようになっている。ＵＦ１７は、ＲＯ水から生物学的不純物を除去するようになっている。ＵＦ１７によって生物学的不純物を除去されたＲＯ水は、透析用水として、透析治療用の各種の医療機器（不図示）に送られるようになっている。通常、それらの医療機器において、透析用水は各種の透析治療に利用される。そして、透析用水は、医療機器循環後、ＵＦ１８（ウルトラフィルタ、「限界濾過膜」とも呼ばれる）に戻ってきて、更にＲＯ水タンク１５ｔに戻されるようになっている。

ＲＯ水タンク１５ｔは、図２に示すように、当該ＲＯ水タンク１５ｔ内に貯留されるＲＯ水の水位に関して、
（１）ＲＯ水タンク１５ｔの満水を警告するための満水センサＳ１と、
（２）所定の過大水位より上か下かを検出する過大水位センサＳ２と、
（３）所定の高水位より上か下かを検出する高水位センサＳ３と、
（４）所定の中水位より上か下かを検出する中水位センサＳ４と、
（５）所定の低水位より上か下かを検出する低水位センサＳ５と、
（６）所定の過小水位より上か下かを検出し、警告するための過小水位センサＳ６と、
（７）前記ＲＯ水タンクの渇水を検出するための渇水センサＳ７と、
を有している。

例えば、ＲＯ水タンク１５ｔの総容積は、２９１Ｌ（リットル）であり、
満水センサＳ１は、２７０Ｌの位置に設けられ、
過大水位センサＳ２は、２４９Ｌの位置を過大水位として設けられ、
高水位センサＳ３は、２２８Ｌの位置を高水位として設けられ、
中水位センサＳ４は、１８３Ｌの位置を中水位として設けられ、
低水位センサＳ５は、１４４Ｌの位置を低水位として設けられ、
過小水位センサＳ６は、６９Ｌの位置を過小水位として設けられ、
渇水センサＳ７は、２１Ｌの位置に設けられている。

（制御工程ａ）
そして、ＲＯポンプ１４ｐを制御する制御装置１４ｃが設けられている。当該制御装置１４ｃは、
（ａ）ＲＯ水タンク１５ｔの水位が高水位より上から下に変わった場合には、当該時点から水位が中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間を計測するようになっており、水位が中水位より下になった時点以後、前記水位低下の速度に対応する速度で当該水位低下を補うようにＲＯポンプ１４ｐを駆動するようになっている。

（具体例ａ－１）
ＲＯポンプ１４ｐの駆動制御範囲が３２Ｌ／ｍｉｎ～４０Ｌ／ｍｉｎである場合について説明する。

過大水位センサＳ２が設けられた過大水位（当該水位ではＲＯポンプ１４ｐは停止している）から、３２．５Ｌ／ｍｉｎの速度でＲＯ水が使用される（４５床の透析治療に相当する）と、水位が中水位より下になる時点までに要する時間は、４５Ｌ÷３２．５Ｌ／ｍｉｎ＝１．３８ｍｉｎである。

本実施形態の水処理装置１０は、高水位より上から下に水位が変わった時点から中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間（４５Ｌ÷３２．５Ｌ／ｍｉｎ）を計測して、当該時間に基づいて当該水位低下の速度を演算する（３２．５Ｌ／ｍｉｎ）。

演算された水位低下の速度（３２．５Ｌ／ｍｉｎ）が、ＲＯポンプ１４ｐの駆動制御範囲内であるため、水位が中水位より下になった時点以後（１．３８ｍｉｎ経過時点以後）、当該水位低下の速度（３２．５Ｌ／ｍｉｎ）で、当該水位低下を補うようにＲＯポンプ１４ｐが駆動される。

このような制御により、３２．５Ｌ／ｍｉｎの速度でＲＯ水が使用されている間、水位は概ね中水位を維持することができる。

従来技術においては、３５Ｌ／ｍｉｎでＲＯポンプ５４ｐが駆動されるため、３５－３２．５＝２．５Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が上昇していく。水位が過大水位に到達すると、ＲＯポンプ５４ｐが停止され、フラッシング処理が実施されてしまう。フラッシング処理は、１回の処理で、７０Ｌの水を消費する。本実施形態の水処理装置１０によれば、このようなフラッシング処理の回数を低減することができ、顕著な節水効果を得ることができる。

（別の具体例ａ－２）
過大水位センサＳ２が設けられた過大水位（当該水位ではＲＯポンプ１４ｐは停止している）から、２２．５Ｌ／ｍｉｎの速度でＲＯ水が使用される（２５床の透析治療に相当する）と、水位が中水位より下になる時点までに要する時間は、４５Ｌ÷２２．５Ｌ／ｍｉｎ＝２ｍｉｎである。

本実施形態の水処理装置１０は、高水位より上から下に水位が変わった時点から中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間（４５Ｌ÷２２．５Ｌ／ｍｉｎ）を計測して、当該時間に基づいて当該水位低下の速度を演算する（２２．５Ｌ／ｍｉｎ）。

演算された水位低下の速度（２２．５Ｌ／ｍｉｎ）が、ＲＯポンプ１４ｐの駆動制御範囲外であるため、水位が中水位より下になった時点以後（２ｍｉｎ経過時点以後）、当該水位低下の速度に最も近い駆動速度（３２Ｌ／ｍｉｎ）で、当該水位低下を補うようにＲＯポンプ１４ｐが駆動される。

このような制御により、３２－２２．５＝９．５Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が上昇していく（後述の制御工程ｄを経ても状況は変わらない）。水位が過大水位に到達すると、ＲＯポンプ１４ｐが停止され、フラッシング処理が実施される。しかしながら、従来技術においては、３５Ｌ／ｍｉｎでＲＯポンプ５４ｐが駆動されるため、３５－２２．５＝１２．５Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が上昇していくから、これと比較すれば、本実施形態の水処理装置１０はフラッシング処理の回数を低減することができ、顕著な節水効果を達成することができる。

（制御工程ｂ）
また、当該制御装置１４ｃは、
（ｂ）ＲＯ水タンク１５ｔの水位が低水位より上から下に変わった場合には、ＲＯポンプ１４ｐを最高速度にまで増速するようになっている。

（具体例ｂ）
前述と同様に、ＲＯポンプ１４ｐの駆動制御範囲が３２Ｌ／ｍｉｎ～４０Ｌ／ｍｉｎである場合について説明する。

具体例ａ－1の制御により、水位が概ね中水位を維持している状態で、ＲＯ水の使用量が３７．５Ｌ／ｍｉｎの速度にまで増大される（７５床の透析治療に相当する）と、３７．５－３２．５＝５Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が低下していく。水位が低水位より下になる時点までに要する時間は、３９Ｌ÷５Ｌ／ｍｉｎ＝７．８ｍｉｎである。

水位が低水位より下になった時点以後（７．８ｍｉｎ経過時点以後）、最高速度（４０Ｌ／ｍｉｎ）で、当該水位低下を補うようにＲＯポンプ１４ｐが駆動される。その後、４０－３７．５＝２．５Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が上昇していく。

（制御工程ｃ）
また、当該制御装置１４ｃは、
（ｃ）ＲＯ水タンク１５ｔの水位が低水位より下から上に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より上になる時点までの水位上昇に要した時間を計測するようになっており、水位が中水位より上になった時点以後、前記水位上昇の速度に対応する速度で当該水位上昇を相殺するようにＲＯポンプ１４ｐを減速するようになっている。

（具体例ｃ）
前述と同様に、ＲＯポンプ１４ｐの駆動制御範囲が３２Ｌ／ｍｉｎ～４０Ｌ／ｍｉｎである場合について説明する。

具体例ｂの制御により、２．５Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が上昇していく際、本実施形態の水処理装置１０は、低水位より下から上に水位が変わった時点から中水位より上になる時点までの水位上昇に要した時間（３９Ｌ÷２．５Ｌ／ｍｉｎ＝１５．６ｍｉｎ）を計測して、当該時間に基づいて当該水位上昇の速度を演算する（２．５Ｌ／ｍｉｎ）。

ポンプの最高駆動速度（４０Ｌ／ｍｉｎ）と演算された水位上昇の速度（２．５Ｌ／ｍｉｎ）との差（３７．５Ｌ／ｍｉｎ）が、ＲＯポンプ１４ｐの駆動制御範囲内であるため、水位が中水位より上になった時点以後（１５．６ｍｉｎ経過時点以後）、当該差の速度（３７．５Ｌ／ｍｉｎ）まで、それまでの水位上昇を補うようにＲＯポンプ１４ｐが減速される。

このような制御により、その後３７．５Ｌ／ｍｉｎの速度でＲＯ水が使用されている間、水位は概ね中水位を維持することができる。

（制御工程ｄ）
また、当該制御装置１４ｃは、
（ｄ）ＲＯ水タンク１５ｔの水位が高水位より下から上に変わった場合には、ＲＯポンプ１４ｐを最小速度にまで減速するようになっている。

（具体例ｄ）
前述と同様に、ＲＯポンプ１４ｐの駆動制御範囲が３２Ｌ／ｍｉｎ～４０Ｌ／ｍｉｎである場合について説明する。

具体例ｃの制御により、水位が概ね中水位を維持している状態で、ＲＯ水の使用量が１５Ｌ／ｍｉｎの速度にまで低減される（３０床の透析治療に相当する）と、３７．５－１５＝２２．５Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が上昇していく。水位が高水位より下から上になる時点までに要する時間は、４５Ｌ÷２２．５Ｌ／ｍｉｎ＝２ｍｉｎである。

水位が高水位より上になった時点以後（２ｍｉｎ経過時点以後）、最小速度（３２Ｌ／ｍｉｎ）にまで、ＲＯポンプ１４ｐが減速される。その後、３２－１５＝１７Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が更に上昇していく（従来技術では、３５－１５＝２０Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が上昇する）。

（制御工程ｅ）
また、当該制御装置１４ｃは、
（ｅ）ＲＯ水タンク１５ｔの水位が過大水位より下から上に変わった場合には、ＲＯポンプ１４ｐを停止させるようになっている。

（具体例ｅ）
前述と同様に、ＲＯポンプ１４ｐの駆動制御範囲が３２Ｌ／ｍｉｎ～４０Ｌ／ｍｉｎである場合について説明する。

具体例ｄの制御により、１７Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が上昇していくと、高水位から過大水位までの水位上昇に要する時間は、２１Ｌ÷１７Ｌ／ｍｉｎ＝１．２４ｍｉｎ（従来技術では２０Ｌ÷２０Ｌ／ｍｉｎ＝１ｍｉｎ）であり、当該１．２４ｍｉｎ経過時点で、ＲＯポンプ１４ｐは停止され、フラッシング処理が実施される。

その後は、具体例ａ－２と略同様である。すなわち、過大水位センサＳ２が設けられた過大水位（当該水位ではＲＯポンプ１４ｐは停止している）から、１５Ｌ／ｍｉｎの速度でＲＯ水が使用されていくので、水位が中水位より下になる時点までに要する時間は、４５Ｌ÷１５Ｌ／ｍｉｎ＝３ｍｉｎである。

本実施形態の水処理装置１０は、高水位より上から下に水位が変わった時点から中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間（４５Ｌ÷１５Ｌ／ｍｉｎ）を計測して、当該時間に基づいて当該水位低下の速度を演算する（１５Ｌ／ｍｉｎ）。

演算された水位低下の速度（１５Ｌ／ｍｉｎ）が、ＲＯポンプ１４ｐの駆動制御範囲外であるため、水位が中水位より下になった時点以後（３ｍｉｎ経過時点以後）、当該水位低下の速度に最も近い駆動速度（３２Ｌ／ｍｉｎ）で、当該水位低下を補うようにＲＯポンプ１４ｐが駆動される。

このような制御により、３２－１５＝１７Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が上昇していく（前述の制御工程ｄを経ても状況は変わらない）。水位が過大水位に到達すると、ＲＯポンプ１４ｐが停止され、フラッシング処理が実施される。しかしながら、従来技術においては、３５Ｌ／ｍｉｎでＲＯポンプ５４ｐが駆動されるため、３５－１５＝２０Ｌ／ｍｉｎの速度で水位が上昇していくから、これと比較すれば、本実施形態の水処理装置１０はフラッシング処理の回数を低減することができ、顕著な節水効果を達成することができる。

（具体例ｆ）
一般に、透析治療の前後において、透析装置の洗浄プロセスが実施される。本実施形態の水処理装置１０は、透析装置からの信号入力を必要とすることなく、当該洗浄プロセスに対応することができる。

過大水位センサＳ２が設けられた過大水位（当該水位ではＲＯポンプ１４ｐは停止している）から、洗浄プロセスのために、３７．５Ｌ／ｍｉｎの速度でＲＯ水が使用される場合、水位が中水位より下になる時点までに要する時間は、４５Ｌ÷３７．５Ｌ／ｍｉｎ＝１．２ｍｉｎである。

本実施形態の水処理装置１０は、高水位より上から下に水位が変わった時点から中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間（４５Ｌ÷３７．５Ｌ／ｍｉｎ）を計測して、当該時間に基づいて当該水位低下の速度を演算する（３７．５Ｌ／ｍｉｎ）。

演算された水位低下の速度（３７．５Ｌ／ｍｉｎ）が、ＲＯポンプ１４ｐの駆動制御範囲内であるため、水位が中水位より下になった時点以後（１．２ｍｉｎ経過時点以後）、当該水位低下の速度（３７．５Ｌ／ｍｉｎ）で、当該水位低下を補うようにＲＯポンプ１４ｐが駆動される。

このような制御により、３７．５Ｌ／ｍｉｎの速度でＲＯ水が使用されている間、水位は概ね中水位を維持することができる。

従来技術においては、３５Ｌ／ｍｉｎ（中速）でのＲＯポンプ５４ｐの駆動と、４０Ｌ／ｍｉｎ（高速）でのＲＯポンプ５４ｐの駆動とを、透析装置の稼働状況に対応する信号入力によって切り替えていた。本発明においては、このような信号入力を必要とすることなく、洗浄プロセスに対応することができる。

その他、満水センサＳ１は、ＲＯ水タンク１５ｔの満水を警告するために利用され、渇水センサＳ７は、ＲＯ水タンク１５ｔの渇水を検知し、送水ポンプ１６を停止して保護するために利用され得る。

次に、以上のような本実施形態の水処理装置１０の作用について説明する。

原水が、まず、原水タンク１１に貯留される。原水タンク１１の内部には、加温ヒータ１１ｈが設けられていて、原水の温度を２５℃にまで加温する。

２５℃に加温された原水が、原水ポンプ１２によって前処理ユニット１３に送られる。前処理ユニット１３において、プレフィルタ１３ａが、主として原水中の不純物（ゴミ）を濾過して除去し、軟水装置１３ｂが、主として原水中のカルシウムイオン（Ｃａ²⁺ ）及びマグネシウムイオン（Ｍｇ²⁺ ）を除去し、カーボンフィルタ１３ｃが、主として原水中の残留塩素（総塩素：遊離塩素+結合塩素）を除去する。

前処理ユニット１３での前処理が終わった原水は、ＲＯユニット１４（逆浸透膜処理装置）に送られる。ＲＯユニット１４は、ＲＯポンプ１４ｐを用いて、前処理が終わった原水をＲＯモジュール１４ｍに供給する。ＲＯモジュール１４ｍは、原水に含まれる無機イオン全般を除去する処理を実施し、ＲＯモジュール１４ｍでの処理を終えたＲＯ水（原水の５０～９０％程度）は、ＲＯ水供給ユニット１５に送られる。

一方、ＲＯモジュール１４ｍでの処理によって生成されたＲＯ排水は、一部（「循環水」とも呼ばれる）がＲＯポンプ１４ｐを介してＲＯモジュール１４ｍに再投入され、他の一部（原水の１０～５０％程度、「濃縮水」とも呼ばれる）が排水処理される。

ＲＯ水供給ユニット１５では、ＲＯ水タンク１５ｔにＲＯ水が貯留される。必要に応じて、ＵＶ照射装置１５ｕによってＵＶ照射処理が行なわれる。

その後、ＲＯ水タンク１５ｔに貯留されたＲＯ水は、送水ポンプ１６を介して、ＵＦ１７（ウルトラフィルタ）に送られる。ＵＦ１７は、ＲＯ水から生物学的不純物を除去する。ＵＦ１７によって生物学的不純物を除去されたＲＯ水は、例えば透析用水として、透析治療用の各種の医療機器（不図示）に送られる。当該透析用水は、医療機器循環後、ＵＦ１８（ウルトラフィルタ）に戻ってきて、更にＲＯ水タンク１５ｔに戻される。

そして、ＲＯポンプ１４ｐを制御する制御装置１４ｃは、
（ａ）ＲＯ水タンク１５ｔの水位が高水位より上から下に変わった場合には、当該時点から水位が中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間を計測するようになっており、水位が中水位より下になった時点以後、前記水位低下の速度に対応する速度で当該水位低下を補うようにＲＯポンプ１４ｐを駆動する。

これにより、水位が中水位より下になった時点以後、水位が当該中水位に可及的に維持されるような制御が実施される。これにより、水位がその後に低水位を下回るか高水位を上回るまでの時間を稼ぐことができ、すなわち、ＲＯポンプ１４ｐの駆動時間をより長く維持することができる。これにより、フラッシング処理の回数を低減することができ、顕著な節水効果を得ることができる。

また、ＲＯポンプ１４ｐを制御する制御装置１４ｃは、
（ｂ）ＲＯ水タンク１５ｔの水位が低水位より上から下に変わった場合には、ＲＯポンプ１４ｐを最高速度にまで増速する。

これにより、ＲＯ水タンク１５ｔが渇水状態になることを効果的に防止することができる。

また、ＲＯポンプ１４ｐを制御する制御装置１４ｃは、
（ｃ）ＲＯ水タンク１５ｔの水位が低水位より下から上に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より上になる時点までの水位上昇に要した時間を計測するようになっており、水位が中水位より上になった時点以後、前記水位上昇の速度に対応する速度で当該水位上昇を相殺するようにＲＯポンプ１４ｐを減速する。

これにより、水位が中水位より上になった時点以後、水位が当該中水位に可及的に維持されるような制御が実施される。よって、水位がその後に低水位を下回るか高水位を上回るまでの時間を稼ぐことができ、すなわち、ＲＯポンプの駆動時間をより長く維持することができる。

また、ＲＯポンプ１４ｐを制御する制御装置１４ｃは、
（ｄ）ＲＯ水タンク１５ｔの水位が高水位より下から上に変わった場合には、ＲＯポンプ１４ｐを最小速度にまで減速する。

これにより、ＲＯ水タンク１５ｔが満水状態になることを効果的に抑制することができる。

更に、ＲＯポンプ１４ｐを制御する制御装置１４ｃは、
（ｅ）ＲＯ水タンク１５ｔの水位が過大水位より下から上に変わった場合には、ＲＯポンプ１４ｐを停止させるようになっている。

これにより、ＲＯ水タンク１５ｔが満水状態になることを効果的に防止することができる。

更に、ＲＯポンプ１４ｐを制御する制御装置１４ｃは、透析装置の稼働状況を示す信号入力を必要とすることなく、透析装置の洗浄プロセスに対応することができる。これにより、そのような信号を制御装置１４ｃに入力するためのハードウェアを構築したり、当該ハードウェアをメンテナンスする等の面倒から解放される。

１０ 水処理装置
１１ 原水タンク
１１ｈ 加温ヒータ
１２ 原水ポンプ
１３ 前処理ユニット
１３ａ プレフィルタ
１３ｂ 軟水装置
１３ｃ カーボンフィルタ
１４ ＲＯユニット
１４ｃ 制御装置
１４ｍ ＲＯモジュール
１４ｐ ＲＯポンプ
１５ ＲＯ水供給ユニット
１５ｆ エアーフィルタ
１５ｔ ＲＯ水タンク
１５ｕ ＵＶ照射装置
１６ 送水ポンプ
２１ 原水タンク温度センサ
Ｓ１ 満水センサ
Ｓ２ 過大水位センサ
Ｓ３ 高水位センサ
Ｓ４ 中水位センサ
Ｓ５ 低水位センサ
Ｓ６ 過小水位センサ
Ｓ７ 渇水センサ
５１ 原水タンク
５１ｈ 加温用ヒータ
５２ 原水ポンプ
５３ 前処理ユニット
５３ａ プレフィルタ
５３ｂ 軟水装置
５３ｃ カーボンフィルタ
５４ ＲＯユニット
５４ｍ ＲＯモジュール
５４ｐ ＲＯポンプ
５５ ＲＯ水供給ユニット
５５ｆ エアーフィルタ
５５ｔ ＲＯ水タンク
５５ｕ ＵＶ照射装置
５６ 送水ポンプ
Ｓ５１ 満水センサ
Ｓ５２ 過大水位センサ
Ｓ５３ 高水位センサ
Ｓ５４ 中水位センサ
Ｓ５５ 低水位センサ
Ｓ５６ 過小水位センサ
Ｓ５７ 渇水センサ

Claims (6)

1. 原水をＲＯ水とＲＯ排水とに分離するＲＯモジュールと、
   前記ＲＯ水を貯留するＲＯ水タンクと、
   前記原水を前記ＲＯモジュールへ供給するＲＯポンプと、
   前記ＲＯポンプを制御する制御装置と、
   を備え、
   前記ＲＯ水タンクは、当該ＲＯ水タンク内に貯留される前記ＲＯ水の水位に関して、
   所定の高水位より上か下かを検出する高水位センサと、
   所定の中水位より上か下かを検出する中水位センサと、
   所定の低水位より上か下かを検出する低水位センサと、
   を有しており、
   前記制御装置は、
   （ａ）前記水位が前記高水位より上から下に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より下になった時点以後は前記水位低下の速度に対応する速度で当該水位低下を補うように前記ＲＯポンプを駆動するようになっており、
   （ｂ）前記水位が前記低水位より上から下に変わった場合には、前記ＲＯポンプを最高速度にまで増速するようになっている
   ことを特徴とする水処理装置。
2. 前記制御装置は、更に、
   （ｃ）前記水位が前記低水位より下から上に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より上になる時点までの水位上昇に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より上になった時点以後は前記水位上昇の速度に対応する速度で当該水位上昇を相殺するように前記ＲＯポンプを減速するようになっており、及び、
   （ｄ）前記水位が前記高水位より下から上に変わった場合には、前記ＲＯポンプを最小速
   度にまで減速するようになっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の水処理装置。
3. 前記ＲＯ水タンクは、更に、
   所定の過大水位より上か下かを検出する過大水位センサ
   を有しており、
   前記制御装置は、更に、
   （ｅ）前記水位が前記過大水位より下から上に変わった場合には、前記ＲＯポンプを停止させるようになっている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の水処理装置。
4. 原水をＲＯ水とＲＯ排水とに分離するＲＯモジュールと、
   前記ＲＯ水を貯留するＲＯ水タンクと、
   前記原水を前記ＲＯモジュールへ供給するＲＯポンプと、
   を備えた水処理装置を制御する制御装置の作動方法であって、
   前記ＲＯ水タンクは、当該ＲＯ水タンク内に貯留される前記ＲＯ水の水位に関して、所定の高水位と、所定の中水位と、所定の低水位と、が規定されており、
   当該方法は、
   （ａ）前記水位が前記高水位より上から下に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より下になる時点までの水位低下に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より下になった時点以後は前記水位低下の速度に対応する速度で当該水位低下を補うように前記ＲＯポンプを駆動する工程と、
   （ｂ）前記水位が前記低水位より上から下に変わった場合には、前記ＲＯポンプを最高速度にまで増速するようになっている工程と、
   を備えたことを特徴とする制御装置の作動方法。
5. 当該方法は、
   （ｃ）前記水位が前記低水位より下から上に変わった場合には、当該時点から前記水位が前記中水位より上になる時点までの水位上昇に要した時間を計測するようになっており、前記水位が前記中水位より上になった時点以後は前記水位上昇の速度に対応する速度で当該水位上昇を相殺するように前記ＲＯポンプを減速するようになっている工程と、
   （ｄ）前記水位が前記高水位より下から上に変わった場合には、前記ＲＯポンプを最小速度にまで減速するようになっている工程と、
   を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の制御装置の作動方法。
6. 前記ＲＯ水タンクは、当該ＲＯ水タンク内に貯留される前記ＲＯ水の水位に関して、更に、所定の過大水位が規定されており、
   当該方法は、
   （ｅ）前記水位が前記過大水位より下から上に変わった場合には、前記ＲＯポンプを停止させる工程
   を更に備えたことを特徴とする請求項４または５に記載の制御装置の作動方法。

Images