JPH10109020A - 逆浸透膜分離装置及びそれからなる人工透析用精製水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 逆浸透膜分離装置の透過水が汚染することな
く、また、透過水の滞留がなく、透過水管の折れもな
く、加工が容易で生産性もよく、実用化可能であり、特
に、人工透析装置用のパイロジェンフリー、各種のエン
ドトキシンをカットした精製水ができる逆浸透膜分離装
置を提供する。 【解決手段】 耐圧容器内に装填され、半透膜を境界と
して原水が流れる原水側と前記半透膜を透過した透過水
が流れる透過水側に分離された分離素子を備え、前記分
離素子内に挿入され分離素子内の水を集水するととも
に、前記耐圧容器の器壁を貫通して器壁外に突出した一
本の連続した管端部を有する集水管を設け、また、必要
により、他方の管端部は半透膜の有効濾過端で封止する
封止部分を設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スパイラル型また
は中空糸型の逆浸透膜分離装置に関し、特に、医療用の
無菌水、人工透析用精製水、無菌・パイロジェンフリ
ー、各種エンドトキシンカット水の製造、または、電子
工業用の超純水の製造、バイオ・発酵・製薬の分野で、
菌体分離、菌体濃縮、精製等、さまざまな分野で利用さ
れる逆浸透膜分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の逆浸透膜分離装置としては、例え
ば、図６に示すようなものがある。図６に示すスパイラ
ル型逆浸透膜分離装置１は、円筒状の耐圧容器２のエン
ドプレート３’、３に原水の流入する入口ノズル４と濃
縮原水の流出する出口ノズル５を備え、耐圧容器内に、
袋状の半透膜をコルゲート状またはネット状スペーサと
ともに、小孔を有する透過水管６に巻き付けた円筒状の
分離素子７を収納したものである。

【０００３】原水は入口ノズル４から耐圧容器２内に加
圧して流入し、半透膜とスペーサ間を通る。この間に一
部は半透膜を透過し、他は、出口ノズル５から濃縮原水
となり耐圧容器２外に排出される。半透膜を透過した透
過水は小孔を通して透過水管６内に集められ、耐圧容器
２外に取り出される。このとき、透過水管６は管端部６
ａが短いためにエンドプレート３内でＯリング８により
シールされるとともに、耐圧容器外に突出した取出管９
に接続されている。そして、透過水は透過水管６と取出
管９を通って、耐圧容器の外に取り出されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エンド
プレート３内のＯリング８が濃縮原水と透過水とを離隔
する形になっているので、装置を組み立てる時などにＯ
リングや管端部６ａに付着したり、かみこんだ微細なゴ
ミ類をそのままにして管端部６ａをエンドプレートの中
心部の孔に差し込むと、Ｏリング８や管端部６ａの管壁
やエンドプレート３の内壁に傷がつき、液漏れの原因に
なることがある。また、装置を繰り返し起動・停止を繰
り返し、即ち加圧・放圧を繰り返すと、Ｏリング８は僅
かに移動し、または老化してシールに欠陥が生じ、微少
な液の移動や液漏れを生じ、透過水が菌、パイロジェ
ン、各種のエンドトキシンその他の異物により汚染され
るという問題点がある。また、移動した液は僅かでもそ
の中の菌は時間とともに増殖し、大量の液漏れと同じに
なるという問題点がある。また、透過水管６が細い（４
インチ型の場合、通常約８ｍｍ）ために、加工が難しく
かつ輸送中に折れ易く、生産が難しく、逆浸透膜分離装
置への実用化が難しいという問題点がある。

【０００５】さらに、透過水が透過水管６の一方の管端
部６ａからのみ取り出される場合、透過水管６の他方の
管端部６ｂは他方のエンドプレート３’内のＯリング
８’により原水とシールされている。このため、管端部
６ｂ内の透過水は一方の管端部６ａ側に滑らかに流れ
ず、長期に滞留してしまい、透過水の汚染の原因にもな
るという問題点がある。また、前記のように、Ｏリング
８’が傷ついたり、老化したりしてシールに欠陥が生ず
ると、ここでも、僅かな液漏れや移動が起こり、透過水
管６内の透過水が菌その他の異物により汚染される。こ
の汚染された透過水が、管端部６ｂ内に長期に滞留し汚
染を増大するという問題点もある。

【０００６】また、図７に示すような中空糸型の逆浸透
膜分離装置１００の場合、集水管１０１は分離素子１０
２内の濃縮原水を集水し、耐圧容器１０３の一方側の器
壁１０５の内または器壁の近傍（集水板１０６内）でＯ
リング１０７でシールされ、かつ管１０８を繋いで器外
に濃縮原水を排出している。この一方側の器壁の近傍で
は、透過水を集水しており、前記のように、Ｏリング１
０７に不具合が起きると、管の継ぎ目から僅かな液の移
動が起こり透過水が汚染されるという問題点がある。

【０００７】本発明の目的は、透過水が菌、パイロジェ
ン、各種のエンドトキシン等に汚染することなく、ま
た、透過水が透過水管６の一方の管端部６ａからのみ取
り出される場合でも、透過水の滞留がなく、さらに、透
過水管の折れもなく、加工が容易で生産性もよく、実用
化可能な逆浸透膜分離装置を提供することである。特
に、透過水に対する規制が厳しい人工透析装置用のパイ
ロジェンフリー、各種のエンドトキシンをカットした精
製水の精製ができる逆浸透膜分離装置を提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため、鋭意検討の結果、透過水管（集水管）
を太くして折れをなくし、透過水管内または管端部内に
ネジ切り加工を可能にし、かつ一本の連続した一体的管
端部を有する透過水管のとりつけを可能にして透過水の
汚染をなくし、また、透過水管内または管端部内を半透
膜の有効濾過端で封止をすることにより、透過水の滞留
を除き、透過水の汚染を防止し、品質を大幅に向上でき
ることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち本発明は、耐圧容器内に装填さ
れ、半透膜を境界として原水が流れる原水側と前記半透
膜を透過した透過水が流れる透過水側に分離された分離
素子を備え、前記分離素子内に挿入され分離素子内の水
を集水するとともに、前記耐圧容器の器壁を貫通して器
壁外に突出した一体的に一本の連続した管端部を有する
集水管を設けたことを特徴とする逆浸透膜分離装置を提
供するものである。

【００１０】また、集水管は分離素子内を貫通して分離
素子内の透過水を集水し、一方の管端部は透過水を耐圧
容器外に供給し、他方の管端部は半透膜の有効濾過端で
封止する封止部分を有し、集水管内の透過水の滞留をな
くしたことを特徴とする逆浸透膜分離装置を提供するも
のである。

【００１１】また、集水管は透過水を供給し、集水管を
人工透析装置の人工透析用精製水の取入口に連結する連
結管を備え、透過水を集水管及び取入口を通して透析液
調製器に導入し、透過水により透析原液を調製し、透析
水を作製することを特徴とする逆浸透膜分離装置からな
る人工透析用精製水製造装置を提供するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の分離素子は、まず、半透
膜を折り曲げて重ねて、その内側に透過水の通過が可能
で、かつある程度の剛性を有する裏張り等を挿入し、折
り曲げて重ねた半透膜の周端部を接着してシールし、袋
状にし、さらに、袋状の半透膜の一端は、半透膜を通過
し裏張り側に透過した透過水を集水する小孔を有する集
水管に開放され、この袋状の半透膜の外側にコルゲート
状またはネット状のスペーサを配置して集水管に渦巻状
に巻き上げた、いわゆるスパイラル型分離素子でもよい
し、または、中空糸膜束を多孔管を中心に円筒状に束ね
た、いわゆる円筒状濾過エレメントの両端を樹脂で固め
て固定したもの、または中空糸膜束をＵ字状に曲げて多
孔管の回りに束ねたいわゆるＵ字状濾過エレメントの束
ねた一端を樹脂で固めて固定したいわゆる中空糸型分離
素子でもよい。

【００１３】本発明の集水管は、分離素子内に挿入され
透過水を集める透過水集水管でもよいし、原水を供給す
る原水管または濃縮原水を集める濃縮原水管でもよい。
集水管の管径は従来より太い径（例えば、４インチ型の
場合で約１５ｍｍ）が好ましい。本発明における集水管
の一本の連続した管端部は、集水管と一本の管でもよい
し、分離素子内から器壁外まで一体的に連続した管でも
よい。または、分離素子の端部で集水管の内側にネジを
切り、または分離素子の端部から器壁の外部に突出した
位置までの間で、集水管の内側にネジを切り、管端部を
ねじ込み、集水管は分離素子の端部から器壁外の十分に
突出した位置まで一体的に一本に連続した管を形成して
もよい。ネジは管の外側でもよい。一体的に一本の連続
した管とは、管の内側または外側にネジを切り、他の管
をねじ込みネジ部が密着または加熱溶着して、ねじ込ん
だ部分で液の漏れ及び液の滲み込みのないものをいう。
２つの管は金属でもよいが，金属と樹脂及び同質の樹脂
同士でもよいし、この方が好ましい。

【００１４】集水管は、分離素子から器壁外の突出した
位置まで一本の連続した一体的な管を形成しているの
で、透過水集水管内の透過水が外部からの液に汚染され
ることはなく、濃縮原水管内の濃縮原水が管外に漏れて
透過水を汚染することもない。集水管の材質は金属でも
よいし、ポリ塩化ビニル樹脂やポリフェニレンエーテル
樹脂等の合成樹脂またはエポキシＦＲＰ等のガラス繊維
入りの合成樹脂でもよい。

【００１５】本発明の他方の管端部の封止部分は、管端
部の開口側から管端部内に封止用樹脂（例えば、エポキ
シ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、フェノ−ル樹脂
等）を充填するか、またはポリプロピレン樹脂等の樹脂
プラグをねじ込み、挿入または取り付けてもよい。本発
明の集水管が分離素子内を貫通して分離素子内の透過水
を集水している場合、他方の管端部は半透膜の有効濾過
端で封止する封止部分を有しているので、半透膜の有効
濾過端の近傍で濾過した透過水は、そのまま集水管内を
一方の管端部側に滑らかに流れて滞留することはない。

【００１６】人工透析に用いる透析原液の調製用の精製
水は、最近、精製度がさらに厳しくなっているが、本発
明の逆浸透膜分離装置における透過水集水管の管端部を
連結管を介して精製水取入口に連結するので、精製度の
高いパイロジェンフリー及びエンドトキシンカットした
汚染のない透過水を連結管及び取入口を通して透析水調
製器に供給することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき具体的
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。図１〜３は本発明の第１実施例を示す図である。図
１において、１１はスパイラル型逆浸透膜分離装置であ
り、逆浸透膜分離装置１１は、図１に示すように、円筒
状の耐圧容器１２の一方のエンドプレート１３に原水の
流入する入口ノズル１４と他方のエンドプレート１３’
に濃縮原水の流出する出口ノズル１５を備えている。耐
圧容器１２内には分離素子２０が装填されている。図２
に示すように分離素子２０は半透膜２１を有し、半透膜
２１を境界として原水が流れる原水側と半透膜２１を透
過した透過水が流れる透過水側に分離されている。

【００１８】分離素子２０は、図２に示すように、半透
膜２１が帆布等の裏張２２を覆うように形成され、裏張
２２を内側にして折り曲げる。このとき、半透膜２１を
透過した透過水を小孔２３を介して集めて耐圧容器１２
外に取り出す集水管である透過水集水管２４の周囲を回
り反転して重ね合わされ、かつ裏張２２間には剛性をも
たせるネット２５が挿入されている。裏張り２２は透過
水の集水路の役目をする。半透膜２１は酢酸セルロース
膜やポリスルホン複合膜を用いたが、適正な機械的強度
と接着シール性が有ればよい。次に、裏張り２２、ネッ
ト２５及び半透膜２１の端部２１ａを２〜３ｃｍ幅でエ
ポキシ系接着剤等によりシールを行い袋状半透膜２１ａ
とし、原水側と透過水側とを遮断する。

【００１９】２７はコルゲート状またはネット状スペー
サであり、スペーサ２７はポリエチレン、ポリプロピレ
ンまたは耐食性アルミ等からなり、両端に交互に切り欠
き２７ａを有し、原水及び擦洗物の通路２８を形成して
いる。このスペーサ２７を半透膜上にセットし袋状半透
膜２１とスペーサ２７とを同時に集水管２４の回りに巻
き付けて円筒状に形成する。図３にその断面を示す。す
なわち、透過水集水管２４は分離素子内に挿入され、分
離素子内を貫通した形になる。そして、袋状半透膜２１
の両側にスペーサの通路を有する円筒状の分離素子とな
る。

【００２０】この円筒形の袋状半透膜２１の両端には、
図１に示すように、クッション性ガスケット（Ｖパッキ
ン３６）とフランジ２９が軽く固定されている。これに
より分離素子２０の両端部に、スペーサの切り欠き２７
ａを通る原水の通路２８を形成している。フランジ２９
には、原水を通路２８に導く原水口２９ａと通路２８か
ら濃縮原水を出す濃縮原水口２９ｂが設けられている。

【００２１】図１において、分離素子の透過水集水管の
管端部２４ａは、管径の太さ１５ｍｍで，分離素子内の
透過水集水管２４と一本に連続しており、耐圧容器の器
壁であるエンドプレート１３，１３’の中央の孔を貫通
してエンドプレート外に突出している。また、管端部２
４ａは一本の連続した一体的管であってもよいのは勿論
である。管端部２４ａは開口部の内側または外側にネジ
切り可能で、さらに、スリーブをねじ込み一体的管とす
ることができる。

【００２２】３１、３１’はカラーであり、カラー３
１，３１’はフランジ２９とエンドプレート１３，１
３’との間の間隔を一定に保持している。３３はＯリン
グであり、Ｏリング３３はエンドプレート１３，１３’
と管端部２４ａ，２４ｂ間および耐圧容器の周壁１２ａ
間をそれぞれシールしている。また、３４はカラーであ
り、３５はスナップリングであり、スナップリング３５
は耐圧容器の周壁に係合し、エンドプレート１３の圧力
を支持している。３６はＶ型パッキンである。

【００２３】３７はエンドプラグであり、エンドプラグ
３７は管端部２４ｂの開口側から挿入され、半透膜の有
効濾過端２１ａで封止する封止部分３８を形成してい
る。透過水集水管の他方の管端部２４ｂが半透膜の有効
濾過端２１ａで封止する封止部分３８を有しているの
で、半透膜の有効濾過端２１ａの近傍で濾過した透過水
は、そのまま透過水集水管内を一方の管端部２４ａ側に
滑らかに流れて滞留することはないようになされてい
る。

【００２４】耐圧容器１２は、外径１２ｃｍ，長さ１２
０ｃｍ，材質はガラス繊維強化樹脂である。通常は原水
の流入圧力１５〜２５Ｋｇ／ｃｍ²で操作される。

【００２５】以下、透過水の精製に付き述べる。図１に
おいて、２５℃の原水を圧力２５Ｋｇ／ｃｍ²で入力ノ
ズル１４から圧入すると、原水は原水口２９ａから分離
素子２０内に入り、半透膜２１面をスペーサの通路２８
に沿って通る。この間に一部は、半透膜を透過して透過
水となり、次第に濃縮されて濃縮原水となり、濃縮原水
口２９ｂからでて、出口ノズル１５から耐圧容器１２外
に排出される。一方、透過水はネット２５に沿って中心
側に移動し、小孔２３から透過水集水管２４内に入り、
集められる。

【００２６】透過水集水管２４は管端部２４ｂ側が有効
濾過端２１ａで封止されているので、透過水は滞留する
こともなく、滑らかに管端部２４ａ側に流れ、分離素子
内から一本の連続した管端部２４ａ内を通り耐圧容器１
２外に供給される。管端部２４ａは、管径が大きく、か
つ分離素子内から耐圧容器のエンドプレート１３’外ま
で一本に連続しているので、管端部２４ａ内の透過水は
汚染されることはない。また、管端部が折れることもな
く、ネジ切り等の加工性も良いので、生産性がよく実用
化が可能である。

【００２７】次に、本発明の第２実施例を図４に基づき
説明する。図４において、５０は中空糸型逆浸透膜分離
装置であり、中空糸型逆浸透膜分離装置５０は、耐圧容
器５１内に装填された中空糸型分離素子５３を有してい
る。中空糸型分離素子５３は、半透膜である中空糸膜５
４を有し、中空糸膜５４を境界にして原水が流れる外側
の原水側と中空糸膜を透過した内側の透過水側に分離さ
れている。中空糸型分離素子５３は、中空糸膜５４を束
ねた中空糸膜束をＵ字状に曲げて、小孔または編み目を
有し、濃縮原水を集める集水管である濃縮原水管５５の
回りに束ねて、いわゆるＵ字状濾過エレメントの束をつ
くる。この束ねた両端部５３ａ，５３ｂは樹脂で固めて
固定し、一方の（図の左側）端部５３ａは、樹脂で固め
た部分を切断し中空糸を開口して透過水を取り出すよう
になされている。

【００２８】耐圧容器の一方の器壁であるエンドプレー
ト５７には、原水が流入する入口ノズル５８が設けられ
ている。他方の器壁であるエンドプレート５９の内側に
は、透過水を集める集水板６０が設けられている。集水
板６０は端部５３ａの中空糸の開口からでる透過水を透
過水管６１の開口６１ａに集める。集水板６０には集め
られた透過水を器外に取り出す一本の連続した透過水管
６１と濃縮原水管５５の管端部５５ａとがそれぞれＯリ
ング６２，６３を介して支持されている。エンドプレー
ト５９は透過水管６１と濃縮原水管５５とを集水板との
間に保持している。６６はスナップリングであり、スナ
ップリング６６はエンドプレート５７，５９を保持して
いる。管端部５５ａの開口端の内側にはネジを切り、排
出管６４をねじ込み一体的になし、一本の連続した管を
形成してエンドプレート５９外まで突出するようになっ
ている。このため、濃縮原水管５５から原水が漏れて透
過水を汚染することはない。したがって、透過水はパイ
ロジェンやエンドトキシン等に汚染されることなく透過
水管６１から耐圧容器５１外に供給される。

【００２９】次に、本発明の第３実施例を図５に基づき
説明する。図５において、７０は逆浸透膜分離装置であ
り、図１に示すものと同じものには同じ符号を付けて詳
細な説明を省略する。逆浸透膜分離装置７０は耐圧容器
１２内に分離素子２０を装填している。１４は原水の流
入する入口ノズルで有り、１５は濃縮原水の流出する出
口ノズルである。２４ａは透過水管の管端部であり、管
端部２４ａは分離素子２０内の透過水管２４と一本の連
続した管を形成している。管端部２４ａからはパイロジ
ェンや各種のエンドトキシン等に汚染されない透過水が
供給される。

【００３０】透析液調製器８２は、上部に透析原液を流
入させる原液口８３と透析原液を希釈調製する人工透析
用精製水を取り入れる取入口８４と、側部に適正に調製
された透析水を供給する供給口８５とを有している。逆
浸透膜分離装置７０は、透過水管の管端部２４ａを取入
口８４に連結する連結管８８を有している。

【００３１】逆浸透膜分離装置７０は、この透過水管の
管端部２４ａを人工透析装置の人工透析用精製水取り入
れ口８４に連通する連結管８８を有しているので、透過
水管内の透過水は管端部２４ａ、連結管８８を通り、精
製水取り入れ口８４から透析液調製器に供給される。逆
浸透膜分離装置７０の透析水はパイロジェン及び各種の
エンドトキシン等に汚染されていないので、透析液調製
器に透析原液を入れ、透過水である精製水により適正に
希釈調製した透析水は、極めて良好な結果を得ることが
できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
逆浸透膜分離装置の集水管（透過水管または濃縮原水
管）を太くして折れをなくすことができ、集水管（透過
水管）内または管端部内にネジ切り加工を可能にし、か
つ一本の連続した一体的管端部を有する集水管（透過水
管）のとりつけを可能にして透過水の汚染をなくすこと
ができる。また、集水管（透過水管）の管端部内を半透
膜の有効濾過端で封止して、透過水を滑らか流出させて
滞留を除くとともに、透過水の汚染が防止でき、透過水
の品質を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る逆浸透膜分離装置の第一実施例を
示す図であり、その縦断面図、

【図２】図１の分離素子を展開した斜視図、

【図３】図１の分離素子の横断面図、

【図４】本発明に係る逆浸透膜分離装置の第２実施例を
示す図であり、その縦断面図、

【図５】本発明に係る逆浸透膜分離装置の第３実施例を
示す図であり、その人工透析装置に適用した概略図、

【図６】従来のスパイラル型逆浸透膜分離装置の縦断面
図である。

【図７】従来の中空糸型逆浸透膜分離装置の縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１１，５０，７０ 逆浸透膜分離装置 １２ 耐圧容器 １３，１３’，５７，５９ エンドプレート（器壁） ２０ 分離素子 ２１ 半透膜 ２４ 透過水集水管（集水管） ２４ａ，５５ａ 管端部 ３８ 封止部分 ５５ 濃縮原水管（集水管） ８２ 透析液調製器 ８４ 取入口 ８８ 連結管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｊ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐圧容器内に装填され、半透膜を境界と
   して原水が流れる原水側と前記半透膜を透過した透過水
   が流れる透過水側に分離された分離素子を備え、前記分
   離素子内に挿入され、分離素子内の水を集水するととも
   に、前記耐圧容器の器壁を貫通して器壁外に突出した一
   体的に一本の連続した管端部を有する集水管を設けたこ
   とを特徴とする逆浸透膜分離装置。
2. 【請求項２】 集水管は分離素子内を貫通して分離素子
   内の透過水を集水し、一方の管端部は透過水を耐圧容器
   外に供給し、他方の管端部は半透膜の有効濾過端で封止
   する封止部分を有し、集水管内の透過水の滞留をなくし
   たことを特徴とする請求項１記載の逆浸透膜分離装置。
3. 【請求項３】 集水管は透過水を供給し、集水管を人工
   透析装置の人工透析用精製水の取入口に連結する連結管
   を備え、透過水を連結管及び取入口を通して透析液調製
   器に導入し、透過水により透析原液を調製し、透析水を
   作製することを特徴とする請求項１または２記載の逆浸
   透膜分離装置からなる人工透析用精製水製造装置。