WO2016047257A1 - 電解水生成装置及びそれを備えた透析液調製用水の製造装置 - Google Patents

電解水生成装置及びそれを備えた透析液調製用水の製造装置 Download PDF

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electrolyzed
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直樹 仲西
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株式会社日本トリム
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods

Definitions

  • the present invention relates to an electrolyzed water generating apparatus and a dialysate preparation water manufacturing apparatus including the same.
  • an electrolyzed water generating apparatus that includes an electrolyzer having an anode chamber and a cathode chamber partitioned by a solid polymer electrolyte membrane and electrolyzes raw water that has flowed into the electrolyzer is known (for example, a patent) Reference 1).
  • dissolved hydrogen water in which hydrogen gas is dissolved
  • electrolyzed hydrogen water in which hydrogen gas is dissolved
  • the dissolved hydrogen water generated by the electrolyzed water generator is drawing attention as it is suitable for reducing the oxidative stress of patients by removing active oxygen generated during hemodialysis treatment.
  • oxygen gas is generated in the anode chamber. Since such oxygen gas has a combustion-supporting property, it is not desirable to discharge the oxygen gas from the anode chamber in a gaseous state. Therefore, in the electrolyzed water generating apparatus, a technique is known in which oxygen gas is dissolved in water in the anode chamber and discharged as electrolyzed oxygen water (hereinafter referred to as “dissolved oxygen water” in the present specification and the like).
  • the present invention has been devised in view of the actual situation as described above, and provides an electrolyzed water generating device and the like that can generate dissolved hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration while increasing the efficiency of water use.
  • the main purpose is to generate dissolved hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration while increasing the efficiency of water use.
  • a first invention of the present application includes an electrolytic cell in which an electrolysis chamber into which water to be electrolyzed flows is formed, an anode power feeding body and a cathode power feeding body that are arranged to face each other in the electrolysis chamber, and the anode power feeding body And a separator that divides the electrolysis chamber into an anode chamber on the anode feeder side and a cathode chamber on the cathode feeder side, and a reverse osmosis membrane that filters water.
  • An electrolyzed water generating apparatus comprising a reverse osmosis membrane module, further comprising a concentrated water supply channel for supplying concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane module to the anode chamber.
  • a water supply channel for supplying water to the anode chamber is only the concentrated water supply channel.
  • the reverse osmosis membrane module is provided on the downstream side of the electrolytic cell, and the electrolyzed water generated in the cathode chamber is supplied to the reverse osmosis membrane module. desirable.
  • the reverse osmosis membrane module is provided on the upstream side of the electrolytic cell, and treated water filtered by the reverse osmosis membrane module is supplied to the cathode chamber. desirable.
  • the diaphragm includes a solid polymer electrolyte membrane.
  • a second invention of the present application includes the electrolyzed water generating device, and uses the electrolyzed water generated in the cathode chamber to produce dialysate preparing water for mixing a dialysis raw material. It is a water production device.
  • An electrolyzed water generating apparatus includes an electrolyzer in which an electrolysis chamber into which water to be electrolyzed flows is formed, an anode feeder and a cathode feeder that are disposed to face each other in the electrolysis chamber, and an electrolysis chamber Is separated into an anode chamber on the anode feeder side and a cathode chamber on the cathode feeder side, and a reverse osmosis membrane module having a reverse osmosis membrane for filtering water. Dissolved hydrogen water from which impurities have been removed is obtained by electrolysis in the cathode chamber and filtration treatment in the reverse osmosis membrane module.
  • the oxygen gas that is sub-produced in the anode chamber is dissolved in the concentrated water supplied via the concentrated water supply channel and discharged from the anode chamber. Therefore, oxygen gas generated in large quantities when producing dissolved hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration can be discharged from the electrolyzed water producing device in a safe state. Furthermore, since the concentrated water that has been simply discharged is supplied to the anode chamber and reused to generate dissolved oxygen water by dissolving oxygen gas, it is possible to increase the efficiency of water use. .
  • the dialysate preparation water manufacturing apparatus manufactures dialysate preparation water in which the dialysate is mixed using the dissolved hydrogen water generated by the electrolyzed water generator. This makes it possible to produce dialysate preparation water having a high dissolved hydrogen concentration that is effective in reducing oxidative stress while increasing the water utilization efficiency.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a device for producing dialysate preparation water (second invention) equipped with the electrolyzed water generating device according to the first invention of the present application.
  • a dialysis solution preparation water production apparatus (hereinafter sometimes simply referred to as “production apparatus”) 1 includes a water softening apparatus 2, an activated carbon treatment apparatus 3, an electrolyzed water generation apparatus 4, and the like.
  • the raw water such as tap water is supplied to the water softening device 2.
  • tap water is generally used, but well water, ground water, and the like can be used.
  • the water softening device 2 removes hardness components such as calcium ions and magnesium ions from the raw water to soften the water.
  • the activated carbon treatment device 3 has activated carbon, which is a fine porous material, and adsorbs and removes chlorine and the like from the water supplied from the water softening device 2.
  • the water that has passed through the activated carbon treatment device 3 is sent to the electrolyzed water generating device 4 through the water supply channel 11.
  • the electrolyzed water generator 4 electrolyzes the water flowing from the activated carbon treatment device 3 to generate, for example, dissolved hydrogen water suitable for hemodialysis treatment.
  • the electrolyzed water generating device 4 includes an electrolyzer 5, a pressurizing pump 7, a reverse osmosis membrane module 8, and a concentrated water supply water channel 9.
  • the reverse osmosis membrane module 8 removes impurities from the supplied water and generates purified water. Therefore, the electrolyzed water generating device 4 of the present invention can be applied to other uses of hemodialysis treatment.
  • the electrolytic cell 5 is formed with an electrolysis chamber 6 into which water to be electrolyzed flows. Inside the electrolysis chamber 6, an anode power supply 61 and a cathode power supply 62 are arranged to face each other.
  • the anode power supply 61 and the cathode power supply 62 are preferably formed so that water can pass in the thickness direction and provided in contact with the diaphragm 63.
  • Such an anode power supply 61 and a cathode power supply 62 can be made of, for example, expanded metal.
  • a DC voltage is applied to the anode power supply 61 and the cathode power supply 62 via a control circuit (not shown) or the like.
  • a diaphragm 63 is disposed between the anode power supply 61 and the cathode power supply 62.
  • the diaphragm 63 divides the electrolysis chamber 6 into an anode chamber 6a on the anode feeder 61 side and a cathode chamber 6b on the cathode feeder 62 side.
  • one end of the water supply channel 11 is connected to the activated carbon treatment device 3 and the other end is connected to the cathode chamber 6b of the electrolysis chamber 6. Therefore, the water (activated carbon treated water) that has passed through the activated carbon treatment device 3 is supplied only to the cathode chamber 6 b of the electrolysis chamber 6 through the water supply path 11. A part of the water supplied to the cathode chamber 6b passes through the diaphragm 63 and moves to the anode chamber 6a. Moreover, the concentrated water discharged
  • the diaphragm 63 allows ions generated by electrolysis to pass through.
  • the anode power supply 61 and the cathode power supply 62 are electrically connected through the diaphragm 63.
  • a DC voltage is applied between the anode power supply 61 and the cathode power supply 62, water is electrolyzed in the electrolysis chamber 6 to obtain electrolyzed water.
  • a solid polymer electrolyte membrane made of a fluorine resin material having a sulfonic acid group is used as the diaphragm 63.
  • plating layers made of platinum are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane.
  • the oxonium ion 4H3O + generated on the anode side passes through the solid polymer electrolyte membrane and moves to the cathode side, and is combined with the electrons 4e ⁇ to generate hydrogen gas 2H2.
  • the hydrogen gas H2 generated on the cathode side dissolves in the water in the cathode chamber 6b and constitutes dissolved hydrogen water. Dissolved hydrogen water generated in the cathode chamber 6 b is sent to the pressurizing pump 7 through the water supply path 12.
  • oxygen gas O2 is generated in the anode chamber 6a.
  • the oxygen gas O2 generated on the anode side dissolves in the water in the anode chamber 6a and constitutes dissolved oxygen water.
  • the dissolved oxygen water generated in the anode chamber 6 a is discharged to the outside of the electrolyzed water generating device 4 through the drainage channel 13.
  • the pressurizing pump 7 and the reverse osmosis membrane module 8 are provided on the downstream side of the electrolytic cell 5.
  • the pressurizing pump 7 and the reverse osmosis membrane module 8 may be disposed outside the electrolyzed water generating device 4.
  • the pressurizing pump 7 pumps the dissolved hydrogen water generated in the cathode chamber 6 b to the reverse osmosis membrane module 8. That is, the dissolved hydrogen water pressurized by the pressure pump 7 is supplied to the reverse osmosis membrane module 8 through the water supply path 14.
  • the reverse osmosis membrane module 8 has a reverse osmosis membrane (not shown).
  • the reverse osmosis membrane filters the water pumped by the pressurizing pump 7. That is, the reverse osmosis membrane purifies the dissolved hydrogen water by removing impurities such as trace metals from the dissolved hydrogen water pumped by the pressure pump 7.
  • the reverse osmosis membrane module 8 separates and sends out the dissolved hydrogen water pumped by the pressure pump 7 into treated water purified by the reverse osmosis membrane and concentrated water containing impurities.
  • the dissolved hydrogen water purified by the reverse osmosis membrane satisfies, for example, the standard of ISO 13959, which is a purification standard for dialysate preparation water, and is used as a dialysate preparation water for diluting a dialysis agent.
  • the reverse osmosis membrane module 8 for example, a known configuration disclosed in JP 2011-36752 A can be applied.
  • the dissolved hydrogen water that has passed through the reverse osmosis membrane and has been purified is supplied to the diluting device 100 via the water supply channel 15 and used for diluting the dialysis agent.
  • the concentrated water containing impurities that could not permeate the reverse osmosis membrane in the reverse osmosis membrane module 8 is discharged to the outside of the reverse osmosis membrane module 8 through the concentrated water supply channel 9.
  • one end of the concentrated water supply channel 9 is connected to the concentrated water discharge port of the reverse osmosis membrane module 8, and the other end is connected to the anode chamber 6a.
  • the concentrated water supply channel 9 supplies the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane module 8 to the anode chamber 6a. Since the anode chamber 6a and the cathode chamber 6b are separated by the diaphragm 63, the impurities contained in the concentrated water in the anode chamber 6a do not move to the cathode chamber 6b and mix with the treated water.
  • oxygen gas is generated secondary in the anode chamber 6a.
  • concentrated water is continuously supplied to the anode chamber 6a via the concentrated water supply channel 9, the generated oxygen gas is dissolved in the concentrated water and discharged from the anode chamber 6a together with the concentrated water. It is discharged via the path 13. Therefore, oxygen gas generated in large quantities when generating dissolved hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration can be discharged from the electrolyzed water generating device 4 in a safe state.
  • the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane module 8 is supplied to the anode chamber 6a via the concentrated water supply channel 9 and reused to generate dissolved oxygen water, the water utilization efficiency is increased. It becomes possible.
  • the water supply path for supplying water to the anode chamber 6 a is only the concentrated water supply water path 9. Therefore, it is possible to further increase the water use efficiency.
  • the oxygen gas generated in the anode chamber 6a cannot be sufficiently dissolved depending on the supply of concentrated water, for example, a part of the raw water or the water that has passed through the activated carbon treatment device 3 is removed from the anode chamber 6a. You may comprise so that it can supply to. Even in such a configuration, it is possible to increase the water use efficiency by reusing the concentrated water.
  • the dilution apparatus 100 is provided outside the manufacturing apparatus 1, for example.
  • the diluting device 100 dilutes the dialysis base agent using the dissolved hydrogen water purified by the reverse osmosis membrane module 8.
  • a dialysate is prepared.
  • the dissolved hydrogen water used for diluting the dialysis raw material is electrolyzed water generated in the cathode chamber 6b.
  • the form of the dialysis raw material mixed with the dissolved hydrogen water may be in the form of powder in addition to the liquid.
  • the powdery dialysis agent is dissolved in dissolved hydrogen water to prepare a dialysis solution.
  • the electrolyzed water generating device 4 is not limited to the form built in the manufacturing device 1 and can be used alone as a device for generating, for example, potable dissolved hydrogen water.
  • FIG. 2 shows an embodiment of the electrolyzed water generating device 4 used for generating potable dissolved hydrogen water.
  • the electrolyzed water generating device 4 includes an electrolyzer 5, a pressurizing pump 7, a reverse osmosis membrane module 8, and a concentrated water supply water channel 9.
  • An electrolytic chamber 6 into which water to be electrolyzed flows is formed in the electrolytic cell 5.
  • an anode power supply 61 and a cathode power supply 62 are arranged to face each other.
  • the electrolysis chamber 6 is divided into an anode chamber 6a and a cathode chamber 6b by a diaphragm 63 disposed between the anode feeder 61 and the cathode feeder 62.
  • raw water is supplied to the cathode chamber 6b.
  • the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane module 8 is supplied to the anode chamber 6a as described above.
  • electrolysis of each water occurs in the electrolysis chamber 6, and dissolved hydrogen water is generated in the cathode chamber 6b and dissolved oxygen water is generated in the anode chamber 6a.
  • the dissolved hydrogen water generated in the cathode chamber 6 b is sent to the pressurizing pump 7 through the water supply path 12.
  • the pressurizing pump 7 may be omitted.
  • dissolved hydrogen water is directly supplied to the reverse osmosis membrane module 8 from the cathode chamber 6b.
  • Purified dissolved hydrogen water is obtained by electrolysis in the cathode chamber 6b and filtration in the reverse osmosis membrane module 8.
  • the oxygen gas generated by electrolyzing the concentrated water in the anode chamber 6a is dissolved in the concentrated water and discharged to the outside of the electrolyzed water generating device 4 through the drainage channel 13. Therefore, oxygen gas generated in the anode chamber 6a can be discharged from the electrolyzed water generating device 4 in a safe state. Furthermore, since the concentrated water that has been simply discharged is supplied to the anode chamber 6a and reused to generate dissolved oxygen water by dissolving oxygen gas, it is possible to increase the efficiency of water use. Become.
  • FIG. 3 shows a manufacturing apparatus 1A according to another embodiment of the present invention.
  • the dialysate preparation water manufacturing apparatus 1A of the present embodiment is different from the manufacturing apparatus 1 in that an electrolyzed water generation apparatus 4A is provided instead of the electrolysis water generation apparatus 4.
  • the electrolyzed water generating device 4A is different from the electrolyzed water generating device 4 in that the pressurizing pump 7 and the reverse osmosis membrane module 8 are provided on the upstream side of the electrolytic cell 5.
  • the configurations of the dialysate preparing water manufacturing apparatus 1 and the electrolyzed water generating apparatus 4 are employed for portions not described below. Can be done.
  • the water that has passed through the activated carbon treatment apparatus 3 is sent to the pressurizing pump 7 of the electrolyzed water generating apparatus 4A through the water supply path 21.
  • the water pressurized by the pressure pump 7 is supplied to the reverse osmosis membrane module 8 through the water supply path 22.
  • the treated water that has passed through the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane module 8 and purified is supplied to the cathode chamber 6 b via the water supply path 23.
  • the concentrated water containing impurities that could not pass through the reverse osmosis membrane is supplied to the anode chamber 6a through the concentrated water supply water channel 9A.
  • one end of the concentrated water supply channel 9A is connected to the concentrated water discharge port of the reverse osmosis membrane module 8, and the other end is connected to the anode chamber 6a.
  • the concentrated water supply channel 9A supplies the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane module 8 to the anode chamber 6a.
  • hydrogen gas is generated in the cathode chamber 6b by electrolysis performed in the electrolysis chamber 6, and is dissolved in the treated water in the cathode chamber 6b. Therefore, in the cathode chamber 6b, dissolved hydrogen water that has been purified is generated. The purified dissolved hydrogen water is supplied to the diluting device 100 through the water supply path 24.
  • the generated oxygen gas dissolves in the concentrated water and is drained from the anode chamber 6a together with the concentrated water. It is discharged via the path 25. Therefore, oxygen gas generated in large quantities when producing dissolved hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration can be discharged from the manufacturing apparatus 1A in a safe state. Furthermore, since the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane module 8 is supplied to the anode chamber 6a and reused to generate dissolved oxygen water, the water use efficiency can be increased.
  • the concentrated water supply channel 9A is the only water supply channel that supplies water to the anode chamber 6a. Therefore, it is possible to further increase the water use efficiency.
  • oxygen gas generated in the anode chamber 6a cannot be sufficiently dissolved depending on the supply of concentrated water, for example, raw water or treated water that has passed through the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane module 8 is used. You may comprise so that a part can be supplied to the anode chamber 6a. Even in such a configuration, it is possible to increase the water use efficiency by reusing the concentrated water.
  • the electrolyzed water generating apparatus 4A is not limited to the form built in the manufacturing apparatus 1A, and can be used alone, for example, as an apparatus for generating potable dissolved hydrogen water.
  • FIG. 4 shows an embodiment of an electrolyzed water generating device 4A used for generating potable dissolved hydrogen water.
  • the electrolyzed water generating device 4A is different from the electrolyzed water generating device 4 shown in FIG. 2 in that the pressurizing pump 7 and the reverse osmosis membrane module 8 are provided on the upstream side of the electrolyzer 5.
  • raw water is supplied to the pressurizing pump 7.
  • the pressurizing pump 7 may be omitted. In this case, raw water is directly supplied to the reverse osmosis membrane module 8.
  • the treated water that has passed through the reverse osmosis membrane of the reverse osmosis membrane module 8 and purified is supplied to the cathode chamber 6 b via the water supply path 23.
  • the concentrated water containing impurities that could not pass through the reverse osmosis membrane is supplied to the anode chamber 6a through the concentrated water supply water channel 9A.
  • oxygen gas is generated by electrolysis of the concentrated water and is dissolved in the concentrated water in the anode chamber 6a. Therefore, dissolved oxygen water containing impurities is generated in the anode chamber 6a.
  • the dissolved oxygen water containing impurities is discharged to the outside of the electrolyzed water generating device 4A through the drainage channel 25. Therefore, oxygen gas generated in the anode chamber 6a can be discharged from the electrolyzed water generating device 4A in a safe state.
  • the concentrated water that has been simply discharged is supplied to the anode chamber 6a and reused to generate dissolved oxygen water by dissolving oxygen gas, it is possible to increase the efficiency of water use. Become.
  • the electrolyzed water generating device 4 or 4A According to the electrolyzed water generating device 4 or 4A according to the first invention of the present application having the above-described configuration, dissolved hydrogen from which impurities have been removed by electrolysis in the cathode chamber 6b and filtration treatment in the reverse osmosis membrane module 8. Water is obtained. At this time, the oxygen gas that is secondarily generated in the anode chamber 6a is dissolved in the concentrated water supplied via the concentrated water supply channel 9 or 9A and is discharged from the anode chamber 6a. Therefore, oxygen gas generated when generating dissolved hydrogen water having a high dissolved hydrogen concentration can be discharged from the electrolyzed water generating device 4 or the like in a safe state. Furthermore, since the concentrated water discharged from the reverse osmosis membrane module 8 is supplied to the anode chamber 6a and reused in order to dissolve the oxygen gas and generate dissolved oxygen water, it is possible to improve the water utilization efficiency. It becomes possible.
  • the electrolyzed water generators 4 and 4A and the dialysate preparation water production apparatuses 1 and 1A according to the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and various aspects are possible. It is carried out by changing to. That is, the electrolyzed water generators 4 and 4A and the dialysate preparation water production apparatuses 1 and 1A include at least an electrolysis tank 5 in which an electrolysis chamber 6 into which water to be electrolyzed flows is formed, and the electrolysis chamber 6.
  • the anode feeder 61 and the cathode feeder 62 arranged opposite to each other, the anode feeder 61 and the cathode feeder 62 are arranged between the anode feeder 6 and the anode chamber 6a on the anode feeder 61 side.

Abstract

電解水生成装置４は、電気分解される水が流入する電解室６が形成された電解槽５と、電解室６内で、互いに対向して配置された陽極給電体６１及び陰極給電体６２と、陽極給電体６１と陰極給電体６２との間に配され、かつ、電解室６を陽極給電体６１側の陽極室６ａと陰極給電体６２側の陰極室６ｂとに区分する隔膜６３と、水を濾過処理する逆浸透膜を有する逆浸透膜モジュール８と、逆浸透膜モジュール８から排出された濃縮水を陽極室６ａに供給する濃縮水供給水路９とを備える。

Description

電解水生成装置及びそれを備えた透析液調製用水の製造装置
　本発明は、電解水生成装置及びそれを備えた透析液調製用水の製造装置に関する。
　従来から、固体高分子電解質膜で仕切られた陽極室と陰極室とを有する電解槽を備え、電解槽内に流入させた原水を電気分解する電解水生成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　電解水生成装置の陰極室では、水素ガスが溶け込んだ電解水素水（以下、本明細書等では、「溶存水素水」と記す。）が生成される。また、近年、電解水生成装置で生成された溶存水素水は、血液透析治療の際に発生する活性酸素を除去し、患者の酸化ストレスの軽減に適しているとして注目されている。電解水生成装置では、溶存水素水に溶け込んだ水素ガスの濃度（溶存水素濃度）の制御が重要である。例えば、溶存水素水が血液透析に用いられる場合、陰極室で大量の水素ガスを発生させて、溶存水素濃度を高めるのが望ましいとされている。
特許３３６５４９号公報
　上記特許文献１に開示されている電解水生成装置にあっては、陽極室で酸素ガスが生成される。かかる酸素ガスは支燃性を有するため、酸素ガスを気体の状態で陽極室から排出するのは望ましくない。そこで、電解水生成装置では、陽極室内の水に酸素ガスを溶け込ませ、電解酸素水（以下、本明細書等では、「溶存酸素水」と記す。）として排出する技術が知られている。
　しかしながら、上述のごとく溶存水素濃度を高める場合にあっては、陽極室では大量の酸素ガスが発生するため、陽極室内の水に酸素ガスを十分に溶け込ませるためには、陽極室に供給される水量を増やす必要がある。ところが、陽極室から排出される溶存酸素水は、通常、排水として処理される。従って、高い溶存水素濃度の溶存水素水を生成する際に副次的に大量発生する酸素ガスの処理は、水の有効利用を図るうえでの足枷となっている。
　本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、水の利用効率を高めつつ、高い溶存水素濃度の溶存水素水を生成することができる電解水生成装置等を提供することを主たる目的としている。
　本願の第１発明は、電気分解される水が流入する電解室が形成された電解槽と、前記電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、前記陽極給電体と前記陰極給電体との間に配され、かつ、前記電解室を前記陽極給電体側の陽極室と前記陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜と、水を濾過処理する逆浸透膜を有する逆浸透膜モジュールとを備えた電解水生成装置であって、前記逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水を前記陽極室に供給する濃縮水供給水路をさらに備えたことを特徴とする。
　本発明に係る前記電解水生成装置において、前記陽極室に水を供給する給水路は、前記濃縮水供給水路のみであることが望ましい。
　本発明に係る前記電解水生成装置において、前記逆浸透膜モジュールは、前記電解槽の下流側に設けられ、前記陰極室にて生成された電解水が前記逆浸透膜モジュールに供給されることが望ましい。
　本発明に係る前記電解水生成装置において、前記逆浸透膜モジュールは、前記電解槽の上流側に設けられ、前記逆浸透膜モジュールによって濾過処理された処理水が前記陰極室に供給されることが望ましい。
　本発明に係る前記電解水生成装置において、前記隔膜は、固体高分子電解質膜を含むことが望ましい。
　本願の第２発明は、前記電解水生成装置を備え、前記陰極室にて生成された電解水を用いて、透析原剤を混合する透析液調製用水を製造することを特徴とする透析液調製用水の製造装置である。
　第１発明の電解水生成装置は、電気分解される水が流入する電解室が形成された電解槽と、電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、電解室を陽極給電体側の陽極室と陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜と、水を濾過処理する逆浸透膜を有する逆浸透膜モジュールとを備える。陰極室における電気分解と逆浸透膜モジュールにおける濾過処理とによって、不純物が除去された溶存水素水が得られる。
　このとき陽極室で副次的に生成される酸素ガスは、濃縮水供給水路を介して供給された濃縮水に溶け込んで、陽極室から排出される。従って、高い溶存水素濃度の溶存水素水を生成するときに大量発生する酸素ガスを安全な状態で電解水生成装置から排出可能となる。さらに、これまで単に排出していた濃縮水を陽極室に供給し、酸素ガスを溶け込ませて溶存酸素水を生成するために再利用しているので、水の利用効率を高めることが可能となる。
　第２発明の透析液調製用水の製造装置では、上記電解水生成装置によって生成された溶存水素水を用いて透析原剤を混合する透析液調製用水を製造する。これにより、水の利用効率を高めつつ、酸化ストレスの低減に有効な高い溶存水素濃度の透析液調製用水を製造することが可能となる。
本発明の透析液調製用水の製造装置の一実施形態を示すブロック図である。 本発明の電解水生成装置の一実施形態を示すブロック図である。 本発明の透析液調製用水の製造装置の別の実施形態を示すブロック図である。 本発明の電解水生成装置の別の実施形態を示すブロック図である。
　以下、本願発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本願の第１発明の電解水生成装置を備えた透析液調製用水の製造装置（第２発明）の一実施形態を示している。
　透析液調製用水の製造装置（以下、単に「製造装置」と記すこともある。）１は、軟水化装置２と、活性炭処理装置３と、電解水生成装置４等とを備えている。
　軟水化装置２には、水道水等の原水が供給される。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。軟水化装置２は、原水からカルシウムイオン及びマグネシウムイオン等の硬度成分を除去して軟水化する。
　活性炭処理装置３は、微細な多孔質物質である活性炭を有し、軟水化装置２から供給される水から塩素等を吸着・除去する。活性炭処理装置３を通過した水は、送水路１１を介して電解水生成装置４に送られる。
　電解水生成装置４は、活性炭処理装置３から流入する水を電気分解して、例えば、血液透析治療に好適な溶存水素水を生成する。電解水生成装置４は、電解槽５と、加圧ポンプ７と、逆浸透膜モジュール８と、濃縮水供給水路９とを有している。逆浸透膜モジュール８は、供給された水から不純物を取り除き、浄水を生成する。従って、本発明の電解水生成装置４は、血液透析治療の他の用途にも適用可能である。
　電解槽５には、電気分解される水が流入する電解室６が形成されている。電解室６の内部には、陽極給電体６１及び陰極給電体６２が互いに対向して配置されている。陽極給電体６１及び陰極給電体６２は、その厚さ方向で水が行き来可能に形成され、隔膜６３に当接して設けられるのが望ましい。このような陽極給電体６１及び陰極給電体６２は、例えば、エキスパンドメタル等によって構成することができる。陽極給電体６１及び陰極給電体６２には、制御回路（図示せず）等を介して直流電圧が印加される。
　陽極給電体６１と陰極給電体６２との間には隔膜６３が配設されている。隔膜６３は、電解室６を陽極給電体６１側の陽極室６ａと陰極給電体６２側の陰極室６ｂとに区分する。
　本実施形態では、上記送水路１１の一端は活性炭処理装置３に、他端は電解室６の陰極室６ｂにそれぞれ接続されている。従って、活性炭処理装置３を通過した水（活性炭処理水）は、送水路１１を介して電解室６のうち陰極室６ｂのみに供給される。なお、陰極室６ｂに供給された水の一部は、隔膜６３を通過して陽極室６ａに移動する。また、陽極室６ａには、後述するように、逆浸透膜モジュール８から排出された濃縮水が供給される。こうして、電解室６の陽極室６ａ及び陰極室６ｂの両方に水が供給され、陽極給電体６１及び陰極給電体６２に直流電圧が印加されることにより、電解室６内で水の電気分解が生ずる。
　隔膜６３は、電気分解で生じたイオンを通過させる。隔膜６３を介して陽極給電体６１と、陰極給電体６２とが電気的に接続される。陽極給電体６１と陰極給電体６２との間に直流電圧が印加されると、電解室６内で水が電気分解され、電解水が得られる。
　本実施形態では、隔膜６３として、例えば、スルホン酸基を有するフッ素系の樹脂材料からなる固体高分子電解質膜が用いられている。固体高分子電解質膜の両面には、例えば、白金からなるめっき層が形成されている。固体高分子電解質膜を隔膜６３に用いた電解槽５では、隔膜６３の陽極側と陰極側とで以下に示される反応が生ずる。
　陽極側　：　６Ｈ２Ｏ　→　４Ｈ３Ｏ＋　＋　Ｏ２　＋　４ｅ－
　陰極側　：　４Ｈ３Ｏ＋　＋　４ｅ－　→　２Ｈ２　＋　４Ｈ２Ｏ
　このとき、陽極側で生じたオキソニウムイオン４Ｈ３Ｏ＋は、固体高分子電解質膜を通過して陰極側に移動し、電子４ｅ－と結合して、水素ガス２Ｈ２が発生する。陰極側で生じた水素ガスＨ２は、陰極室６ｂ内の水に溶け込み、溶存水素水を構成する。陰極室６ｂで生じた溶存水素水は、送水路１２を介して加圧ポンプ７に送水される。
　一方、陽極室６ａでは、酸素ガスＯ2が発生する。陽極側にて生じた酸素ガスＯ2は、陽極室６ａ内の水に溶け込み、溶存酸素水を構成する。陽極室６ａで生じた溶存酸素水は、排水路１３を介して電解水生成装置４の外部に排出される。
　本実施形態の電解水生成装置４では、加圧ポンプ７及び逆浸透膜モジュール８は、電解槽５の下流側に設けられている。加圧ポンプ７及び逆浸透膜モジュール８は、電解水生成装置４の外部に配設されていてもよい。加圧ポンプ７は、陰極室６ｂで生じた溶存水素水を逆浸透膜モジュール８に圧送する。すなわち、加圧ポンプ７によって加圧された溶存水素水は、送水路１４を介して逆浸透膜モジュール８に供給される。
　逆浸透膜モジュール８は、逆浸透膜（図示せず）を有している。逆浸透膜は、加圧ポンプ７によって圧送された水を濾過する。すなわち、逆浸透膜は、加圧ポンプ７によって圧送された溶存水素水から微量な金属類等の不純物を取り除き、溶存水素水を浄化する。逆浸透膜モジュール８は、加圧ポンプ７によって圧送された溶存水素水を、逆浸透膜によって浄化された処理水と、不純物を含む濃縮水とに分離して送出する。本実施形態において、逆浸透膜によって浄化処理された溶存水素水は、例えば、透析液調製用水の浄化基準であるＩＳＯ１３９５９の基準を満たし、透析液調製用水として透析原剤の希釈等に用いられる。なお、逆浸透膜モジュール８には、例えば、特開２０１１－３６７５２号公報等に開示されている公知の構成を適用することができる。
　逆浸透膜を透過して浄化処理された溶存水素水は、送水路１５を介して希釈装置１００に供給され、透析原剤の希釈に用いられる。
　一方、逆浸透膜モジュール８において、逆浸透膜を透過できなかった不純物を含む濃縮水は、濃縮水供給水路９を介して逆浸透膜モジュール８の外部に排出される。
　本実施形態の電解水生成装置４では、濃縮水供給水路９の一端は逆浸透膜モジュール８の濃縮水排出口に、他端は陽極室６ａにそれぞれ接続されている。濃縮水供給水路９は、逆浸透膜モジュール８から排出された濃縮水を陽極室６ａに供給する。陽極室６ａと陰極室６ｂとは、隔膜６３によって隔離されているため、陽極室６ａ内の濃縮水に含まれる不純物は、陰極室６ｂに移動して処理水と混ざることはない。
　既に述べたように、電解室６内での水の電気分解において、陽極室６ａでは酸素ガスが副次的に生成される。本実施形態では、陽極室６ａには、濃縮水供給水路９を介して濃縮水が継続的に供給されるので、発生した酸素ガスは、濃縮水に溶け込んで、濃縮水と共に陽極室６ａから排水路１３を介して排出される。従って、高い溶存水素濃度の溶存水素水を生成するときに大量発生する酸素ガスを安全な状態で電解水生成装置４から排出可能となる。さらに、逆浸透膜モジュール８から排出された濃縮水を濃縮水供給水路９を介して陽極室６ａに供給し、溶存酸素水を生成するために再利用しているので、水の利用効率を高めることが可能となる。
　図１に示されるように、本実施形態では、陽極室６ａに水を供給する給水路は、濃縮水供給水路９のみである。従って、水の利用効率をより一層高めることが可能となる。なお、濃縮水の供給によっては陽極室６ａで発生する酸素ガスを十分に溶け込ませることができないおそれがある場合には、例えば、原水又は活性炭処理装置３を通過した水の一部を陽極室６ａに供給できるように構成してもよい。このような構成にあっても、濃縮水の再利用によって、水の利用効率を高めることが可能となる。
　希釈装置１００は、例えば、製造装置１の外部に設けられている。希釈装置１００は、逆浸透膜モジュール８によって浄化された溶存水素水を用いて透析原剤を希釈する。希釈装置１００が溶存水素水を用いて透析原剤を希釈することにより、透析液が調製される。本実施形態では、透析原剤の希釈に用いられる溶存水素水は、陰極室６ｂにて生成された電解水である。なお、溶存水素水と混合される透析原剤の形態は、液体の他、粉末状であってもよい。粉末状の透析原剤は、溶存水素水に溶解し、透析液が調製される。
　電解水生成装置４は、製造装置１に内蔵される形態に限られることなく、例えば、飲用の溶存水素水を生成する装置として単独でも使用可能である。
　図２は、飲用の溶存水素水の生成に用いられる電解水生成装置４の一実施形態を示している。電解水生成装置４は、電解槽５と、加圧ポンプ７と、逆浸透膜モジュール８と、濃縮水供給水路９とを有している。電解槽５には、電気分解される水が流入する電解室６が形成されている。電解室６の内部には、陽極給電体６１及び陰極給電体６２が互いに対向して配置されている。電解室６は、陽極給電体６１と陰極給電体６２との間に配設された隔膜６３によって、陽極室６ａと陰極室６ｂとに区分されている。
　この電解水生成装置４では、陰極室６ｂには原水が供給される。一方、陽極室６ａには、上記と同様に、逆浸透膜モジュール８から排出された濃縮水が供給される。これにより、電解室６内でそれぞれの水の電気分解が生じ、陰極室６ｂで溶存水素水が陽極室６ａで溶存酸素水がそれぞれ生成される。
　陰極室６ｂで生成された溶存水素水は、送水路１２を介して加圧ポンプ７に送水される。十分な水圧の溶存水素水を逆浸透膜モジュール８に供給できる場合には、加圧ポンプ７は省略されていてもよい。この場合、溶存水素水が陰極室６ｂから逆浸透膜モジュール８に直接供給される。陰極室６ｂにおける電気分解と逆浸透膜モジュール８における濾過処理とによって、浄化処理された溶存水素水が得られる。
　一方、陽極室６ａで濃縮水を電気分解することにより生じた酸素ガスは、濃縮水に溶け込んで、排水路１３を介して電解水生成装置４の外部に排出される。従って、陽極室６ａで発生する酸素ガスを安全な状態で電解水生成装置４から排出可能となる。さらに、これまで単に排出していた濃縮水を陽極室６ａに供給し、酸素ガスを溶け込ませて溶存酸素水を生成するために再利用しているので、水の利用効率を高めることが可能となる。
　以下、本発明の別の実施形態が図面に基づき説明される。図３には、本発明の別の実施形態の製造装置１Ａが示されている。
　本実施形態の透析液調製用水の製造装置１Ａは、上記電解水生成装置４に替えて電解水生成装置４Ａを備える点で製造装置１とは異なっている。
　電解水生成装置４Ａは、加圧ポンプ７及び逆浸透膜モジュール８が電解槽５の上流側に設けられている点で、電解水生成装置４とは異なっている。本実施形態の透析液調製用水の製造装置１Ａ及び電解水生成装置４Ａのうち、以下で説明されてない部分については、上記透析液調製用水の製造装置１及び電解水生成装置４の構成が採用されうる。
　製造装置１Ａでは、活性炭処理装置３を通過した水は、送水路２１を介して電解水生成装置４Ａの加圧ポンプ７に送られる。加圧ポンプ７によって加圧された水は、送水路２２を介して逆浸透膜モジュール８に供給される。
　逆浸透膜モジュール８の逆浸透膜を透過して浄化された処理水は、送水路２３を介して陰極室６ｂに供給される。一方、逆浸透膜モジュール８において、逆浸透膜を透過できなかった不純物を含む濃縮水は、濃縮水供給水路９Ａを介して陽極室６ａに供給される。本実施形態においても、濃縮水供給水路９Ａの一端は逆浸透膜モジュール８の濃縮水排出口に、他端は陽極室６ａにそれぞれ接続されている。濃縮水供給水路９Ａは、逆浸透膜モジュール８から排出された濃縮水を陽極室６ａに供給する。
　上記製造装置１と同様に、電解室６内でなされる電気分解によって、陰極室６ｂでは、水素ガスが発生し陰極室６ｂ内の処理水に溶け込む。従って、陰極室６ｂでは、浄化処理された溶存水素水が生成される。この浄化処理された溶存水素水は、送水路２４を介して希釈装置１００に供給される。
　一方、陽極室６ａでは、酸素ガスが発生し陽極室６ａ内の濃縮水に溶け込む。従って、陽極室６ａでは、不純物を含む溶存酸素水が生成される。この不純物を含む溶存酸素水は、排水路２５を介して製造装置１Ａの外部に排出される。
　本実施形態でも、陽極室６ａには、濃縮水供給水路９Ａを介して濃縮水が継続的に供給されるので、発生した酸素ガスは、濃縮水に溶け込んで、濃縮水と共に陽極室６ａから排水路２５を介して排出される。従って、高い溶存水素濃度の溶存水素水を生成するときに大量発生する酸素ガスを安全な状態で製造装置１Ａから排出可能となる。さらに、逆浸透膜モジュール８から排出された濃縮水を陽極室６ａに供給し、溶存酸素水を生成するために再利用しているので、水の利用効率を高めることが可能となる。
　図３に示されるように、陽極室６ａに水を供給する給水路は、濃縮水供給水路９Ａのみである。従って、水の利用効率をより一層高めることが可能となる。なお、濃縮水の供給によっては陽極室６ａで発生する酸素ガスを十分に溶け込ませることができないおそれがある場合には、例えば、原水又は逆浸透膜モジュール８の逆浸透膜を通過した処理水の一部を陽極室６ａに供給できるように構成してもよい。このような構成にあっても、濃縮水の再利用によって、水の利用効率を高めることが可能となる。
　本実施形態にあっても、電解水生成装置４Ａは、製造装置１Ａに内蔵される形態に限られることなく、例えば、飲用の溶存水素水を生成する装置として単独でも使用可能である。
　図４は、飲用の溶存水素水の生成に用いられる電解水生成装置４Ａの一実施形態を示している。電解水生成装置４Ａは、加圧ポンプ７及び逆浸透膜モジュール８が電解槽５の上流側に設けられている点で、図２に示される電解水生成装置４とは異なっている。
　この電解水生成装置４Ａでは、加圧ポンプ７には、原水が供給される。十分な水圧の原水を逆浸透膜モジュール８に供給できる場合には、加圧ポンプ７は省略されていてもよい。この場合、原水が逆浸透膜モジュール８に直接供給される。
　逆浸透膜モジュール８の逆浸透膜を透過して浄化された処理水は、送水路２３を介して陰極室６ｂに供給される。一方、逆浸透膜モジュール８において、逆浸透膜を透過できなかった不純物を含む濃縮水は、濃縮水供給水路９Ａを介して陽極室６ａに供給される。
　上記電解水生成装置４と同様に、陰極室６ｂでは、処理水の電気分解によって、水素ガスが発生し陰極室６ｂ内の処理水に溶け込む。従って、陰極室６ｂでは、浄化処理された溶存水素水が生成される。
　一方、陽極室６ａでは、濃縮水の電気分解によって酸素ガスが発生し陽極室６ａ内の濃縮水に溶け込む。従って、陽極室６ａでは、不純物を含む溶存酸素水が生成される。この不純物を含む溶存酸素水は、排水路２５を介して電解水生成装置４Ａの外部に排出される。従って、陽極室６ａで発生する酸素ガスを安全な状態で電解水生成装置４Ａから排出可能となる。さらに、これまで単に排出していた濃縮水を陽極室６ａに供給し、酸素ガスを溶け込ませて溶存酸素水を生成するために再利用しているので、水の利用効率を高めることが可能となる。
　以上のような構成を有する本願の第１発明に係る電解水生成装置４又は４Ａによれば、陰極室６ｂにおける電気分解と逆浸透膜モジュール８における濾過処理とによって、不純物が除去された溶存水素水が得られる。このとき陽極室６ａで副次的に生成される酸素ガスは、濃縮水供給水路９又は９Ａを介して供給された濃縮水に溶け込んで、陽極室６ａから排出される。従って、高い溶存水素濃度の溶存水素水を生成するときに発生する酸素ガスを安全な状態で電解水生成装置４等から排出可能となる。さらに、逆浸透膜モジュール８から排出された濃縮水を陽極室６ａに供給し、酸素ガスを溶け込ませて溶存酸素水を生成するために再利用しているので、水の利用効率を高めることが可能となる。
　また、本願の第２発明の透析液調製用水の製造装置１又は１Ａによれば、上記電解水生成装置４又は４Ａによって生成された溶存水素水を用いて透析原剤を混合する透析液調製用水を製造する。これにより、水の利用効率を高めつつ、酸化ストレスの低減に有効な高い溶存水素濃度の透析液調製用水を製造することが可能となる。
　以上、本発明の電解水生成装置４、４Ａ及び透析液調製用水の製造装置１、１Ａ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、電解水生成装置４、４Ａ及び透析液調製用水の製造装置１、１Ａは、少なくとも、電気分解される水が流入する電解室６が形成された電解槽５と、電解室６内で、互いに対向して配置された陽極給電体６１及び陰極給電体６２と、陽極給電体６１と陰極給電体６２との間に配され、かつ、電解室６を陽極給電体６１側の陽極室６ａと陰極給電体６２側の陰極室６ｂとに区分する隔膜６３と、水を濾過処理する逆浸透膜を有する逆浸透膜モジュール８と、逆浸透膜モジュール８から排出された濃縮水を陽極室６ａに供給する濃縮水供給水路９又は９Ａとを備えていればよい。
　１　　透析液調製用水の製造装置
　４　　電解水生成装置
　５　　電解槽
　６　　電解室
　６ａ　陽極室
　６ｂ　陰極室
　８　　逆浸透膜モジュール
　９　　濃縮水供給水路
　９Ａ　濃縮水供給水路
６１　　陽極給電体
６２　　陰極給電体
６３　　隔膜

Claims (6)

  1. 　電気分解される水が流入する電解室が形成された電解槽と、
    　前記電解室内で、互いに対向して配置された陽極給電体及び陰極給電体と、
    　前記陽極給電体と前記陰極給電体との間に配され、かつ、前記電解室を前記陽極給電体側の陽極室と前記陰極給電体側の陰極室とに区分する隔膜と、
    　水を濾過処理する逆浸透膜を有する逆浸透膜モジュールとを備えた電解水生成装置であって、
    　前記逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水を前記陽極室に供給する濃縮水供給水路をさらに備えたことを特徴とする電解水生成装置。
  2. 　前記陽極室に水を供給する給水路は、前記濃縮水供給水路のみである請求項１記載の電解水生成装置。
  3. 　前記逆浸透膜モジュールは、前記電解槽の下流側に設けられ、
    　前記陰極室にて生成された電解水が前記逆浸透膜モジュールに供給される請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
  4. 　前記逆浸透膜モジュールは、前記電解槽の上流側に設けられ、
    　前記逆浸透膜モジュールによって濾過処理された処理水が前記陰極室に供給される請求項１又は２に記載の電解水生成装置。
  5. 　前記隔膜は、固体高分子電解質膜を含む請求項１乃至４のいずれかに記載の電解水生成装置。
  6. 　請求項１乃至５のいずれかに記載の電解水生成装置を備え、
    　前記陰極室にて生成された電解水を用いて、透析原剤を混合する透析液調製用水を製造することを特徴とする透析液調製用水の製造装置。
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