JP3510487B2 - 人工透析用精製水製造装置 - Google Patents
人工透析用精製水製造装置Info
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Description
製造装置に関し、更に詳しくは、装置全体の小型化及び
構成の簡略化が図られ、且つ装置の維持管理が容易であ
り、装置内部における雑菌の発生及び性能の劣化を防止
し得る人工透析用精製水製造装置に関する。
析患者の増加に伴い、人工透析装置が各所の病院に配置
され、多くの患者の治療に役立てられている。病院にお
いては、例えば、透析治療室内、又は前記透析治療室に
隣接若しくは近接した場所に人工透析装置及び人工透析
用精製水製造装置を配置している。
に、水道水を脱塩素処理及び軟水化する等して得られた
原水を貯留する原水タンク、及び前記原水タンクに貯留
された原水を濾過する逆浸透膜モジュール、及び得られ
た精製水を一時貯留する精製水供給タンクを備えてい
た。
製水製造装置において製造された精製水は塩素を全く含
んでいない故に、精製水供給タンク内の精製水は極めて
雑菌の発生し易い状態にある。
ければ、たとえ前記精製水供給タンク内において雑菌が
発生した場合においても、前記雑菌は前記殺菌灯からの
紫外線によって死滅するから、雑菌が生きたまま透析患
者の体内に入ることはない。しかし、雑菌が死滅しても
前記雑菌に由来するパイロジェンは残存するから、精製
水貯留タンク内に設けた殺菌灯で精製水中の雑菌を完全
に死滅させたとしても、精製水中のパイロジェンによっ
て透析患者に発熱等の症状が起きることがあった。
て、精製水供給タンクを廃止することによって、精製水
中において雑菌の発生する余地を無くすることが検討さ
れた。
タンクに循環させる場合には、人工透析装置が備えてい
るポンプを連続で運転せざるを得ない。したがって、逆
浸透膜モジュールにおいては一定量の精製水が製造され
る。
合等で精製水の使用量が変動する場合がある。よって、
人工透析用精製水製造装置からの精製水の供給量を、前
記使用量に合わせて変化させる必要がある。
に応じて変化させる方法として、余った精製水を原水タ
ンクに戻すことが検討された。
けを原水タンクに戻し、前記逆浸透モジュールからの濃
縮液を外部に全量廃棄すると、原水の無駄が大きいとい
う問題がある。
前記原水の無駄はなくなり、しかも、精製水の使用量が
ゼロの場合には原水中の溶質の濃度は一定に保持され
る。
と、精製水を使用した場合に、原水タンクに戻される精
製水の量よりも原水タンクに戻される濃縮液の量の方が
多くなるから、原水中の溶質の濃度が上昇し、その結
果、逆浸透モジュールにおける逆浸透膜の性能が低下す
るという問題があった。
いては、イオン交換樹脂が内部に充填され、このイオン
交換樹脂によって水道水中のカルシウムイオン及びマグ
ネシウムイオン等を除去して水道水を軟化するイオン交
換装置と、活性炭が内部に充填され、この活性炭によっ
て、前記イオン交換装置で得られた軟水から塩素を除去
する活性炭処理装置とを備える前処理装置が一般的に用
いられてきた。
水は、最初にイオン交換装置を流通するので、前記イオ
ン交換装置中のイオン交換樹脂が、水道水中の塩素によ
って短期間の内に劣化するという問題があった。特に夏
場においては、水道水中の塩素濃度が高くなるので、前
記問題が深刻であった。
となく、しかも雑菌の発生のない人工透析用精製水製造
装置を提供することを目的とする。本発明は、逆浸透膜
濾過手段から排出される濃縮水の廃棄ロスを低減するこ
とのできる人工透析用精製水製造装置を提供することを
目的とする。本発明は、逆浸透膜濾過手段の長寿命化を
達成することのできる人工透析用精製水製造装置を提供
することを目的とする。本発明は、低消費電力で駆動す
ることのできる人工透析用精製水製造装置を提供するこ
とを目的とする。本発明は、内部において雑菌の発生が
無く、且つ長期間に亘って使用しても逆浸透膜の性能が
低下しない人工透析用精製水製造装置を提供することを
目的とする。本発明は、更に、長期間の使用によって
も、前記前処理装置が備えるイオン交換装置に充填され
たイオン交換樹脂が劣化しない人工透析用精製水製造装
置を提供することを目的とする。
を目的とする人工透析用精製水製造装置は、原水を貯留
する原水貯留手段と、前記原水を濾過する逆浸透膜濾過
手段と、前記原水貯留手段内の原水を前記逆浸透膜濾過
手段に導入する導入配管及びこの導入配管の途中に設け
られた供給ポンプとを備える原水供給手段と、前記逆浸
透膜濾過手段で濾過された透過水を透析現場に供給する
供給手段と、前記逆浸透膜濾過手段で濾過された透過水
の一部を原水貯留手段に戻す透過水返戻手段と、前記供
給手段における、透析現場に供給される透過水の流量を
測定する透過水流量測定手段と、前記逆浸透膜濾過手段
で生成する濃縮液を廃棄する濃縮液廃棄手段と、前記逆
浸透膜濾過手段で生成する濃縮液の一部を、前記供給ポ
ンプの吸入側に戻す濃縮液返戻手段と、前記濃縮液廃棄
手段に設けられ、廃棄される濃縮液の流量を測定する廃
棄濃縮液流量測定手段と、前記濃縮液廃棄手段におけ
る、廃棄される濃縮液の流量を調節する濃縮液流量調節
手段と、前記濃縮液流量測定手段により測定される濃縮
液流量Xと前記透過水流量測定装置により測定される透
過水流量Yとが入力され、且つ、前記入力されたX及び
Yに基づいて前記濃縮液流量調節手段を自動制御する制
御手段とを備えてなることを特徴とする人工透析用精製
水製造装置であり、前記人工透析用精製水製造装置にお
ける好適な態様においては、前記廃棄濃縮液流量調節手
段が、前記制御手段によって、X/(X+Y)が0.3
〜0.8となるように制御され、前記課題を解決するた
めの他の発明は、水道水を導入して前記水道水中の塩素
を除去する塩素除去手段と、前記塩素除去手段から供給
される脱塩素水をイオン交換樹脂で軟水化するイオン交
換手段と、イオン交換手段中のイオン交換樹脂を再生す
る際に、イオン交換樹脂を殺菌する殺菌手段とを備えて
なることを特徴とする人工透析用精製水製造装置であ
り、この人工透析用精製水製造装置における好適な態様
においては、前記殺菌手段が、食塩水を電気分解して生
成する強アルカリと強酸とをイオン交換手段に供給する
電解手段を備えてなる。
人工透析用精製水製造装置は、(a) 原水を貯留する原
水貯留手段と、(b) 前記原水を濾過する逆浸透膜濾過
手段と、(c) 前記原水貯留手段内の原水を前記逆浸透
膜濾過手段に導入する導入配管及びこの導入配管の途中
に設けられた供給ポンプとを備える原水供給手段と、
(d) 前記逆浸透膜濾過手段で濾過された透過水を透析
現場に供給する供給手段と、(e) 前記逆浸透膜濾過手
段で濾過された透過水の一部を原水貯留手段に戻す透過
水返戻手段と、(f) 前記供給手段における、透析現場
に供給される透過水の流量を測定する透過水流量測定手
段と、(g) 前記逆浸透膜濾過手段で生成する濃縮液を
廃棄する濃縮液廃棄手段と、(h) 前記逆浸透膜濾過手
段で生成する濃縮液の一部を、前記供給ポンプの吸入側
に戻す濃縮液返戻手段と、(i) 前記濃縮液廃棄手段に
設けられ、廃棄される濃縮液の流量を測定する廃棄濃縮
液流量測定手段と、(j) 前記濃縮液廃棄手段におけ
る、廃棄される濃縮液の流量を調節する濃縮液流量調節
手段と、(k) 前記濃縮液流量測定手段により測定され
る濃縮液流量Xと前記透過水流量測定装置により測定さ
れる透過水流量Yとが入力され、且つ、前記入力された
X及びYに基づいて前記濃縮液流量調節手段を自動制御
する制御手段とを備えてなることを特徴とする。また第
2の発明である人工透析用精製水製造装置は、(A) 水
道水を導入して前記水道水中の塩素を除去する塩素除去
手段と、(B) 前記塩素除去手段から供給される脱塩素
水をイオン交換樹脂で軟水化するイオン交換手段と、
(C) イオン交換手段中のイオン交換樹脂を再生する際
に、イオン交換樹脂を殺菌する殺菌手段とを備えてなる
ことを特徴とする。
オン交換手段及び殺菌手段からなる組み合わせは、前記
第1の発明に係る人工透析用精製水製造装置及びその他
の人工透析用の精製水を製造する装置における前処理装
置として位置付けることができる。 1.第1の発明に係る人工透析用精製水製造装置の一例 第1の発明に係る人工透析用精製水製造装置の一例を図
1に示す。
は、原水を貯留する原水貯留手段の一例である原水タン
ク1と、逆浸透膜濾過手段の一例である逆浸透膜濾過装
置2と、前記原水タンク1から前記逆浸透膜濾過装置2
へと原水を供給する管路11及びこの管路11の途中に
介装された供給ポンプ3を備えてなる原水供給手段とを
備える。
脱塩素化及び軟水化する前処理装置10が接続され、下
流側には、前記供給ポンプ3における吸入口に至る管路
11が接続されている。前処理装置10には後述するよ
うに上水道から延びる給水管106が接続されている。
給水管106における前処理装置10の近傍には、電動
弁107が設けられている。
る。前記供給ポンプ3における吐出管には、逆浸透膜濾
過装置2に至る管路12が接続されている。尚、この管
路11と管路12とで、本発明における導入配管の一例
が形成される。
有する管体と、前記管体の内部に充填された、前記原水
を濾過するスパイラル型の逆浸透膜である逆浸透膜エレ
メントとを備える逆浸透膜モジュール2aを有してい
る。前記逆浸透膜エレメントは、一端から原水が流入
し、他端から濃縮液が流出するように形成されている。
そして、中心部には、逆浸透膜を透過した透過水を集め
る集水管が設けられている。前記逆浸透膜モジュール2
aにおいては、原水が流入する原水流入口20は、前記
管体における、前記逆浸透膜エレメントの原水が流入す
る側の端部に臨む端面に設けられ、逆浸透膜を透過した
透過水が流出する透過側出口21は、前記管体における
原水流入口20が接続された端面とは反対側の端面にお
ける例えば中心部に設けられ、前記逆浸透膜エレメント
における集水管が接続されている。濃縮液が流出する濃
縮側出口22は、前記管体における透過側出口21が設
けられた端面における周縁部に設けられている。
ュール2aにおける原水流入口20には、前記供給ポン
プ3における吐出口から延びる管路12が結合されてい
る。
口21には、前記逆浸透膜モジュール2を透過した透過
水を透析現場に供給する供給配管4が接続されている。
この供給配管4は、本発明における原水供給手段の一例
である。前記供給配管4には、透過水の流量を測定する
透過水流量計F1が設けられている。この透過水流量計
F1は、本発明における、透析現場に供給する透過水の
流量を測定する透過水流量測定手段の一例である。前記
供給配管4における前記透過水流量計F1よりも上流側
において、透過水の一部を原水タンク1に戻す透過水戻
し配管5が分岐している。この透過水戻し配管5は、本
発明における、逆浸透膜濾過手段で濾過された透過水の
一部を原水貯留手段に戻す透過水返戻手段の一例であ
る。前記透過水戻し配管5には、背圧弁BP1が設けら
れている。一方、逆浸透膜モジュール2aにおける濃縮
側出口22には、前記逆浸透膜濾過装置2における濃縮
側に残った濃縮液を外部に導出する濃縮液導出配管6が
設けられている。前記濃縮液導出配管6は、濃縮液の一
部を外部に排出する濃縮液排出配管71と、一端が管路
11に接続された第1濃縮液戻し配管72との二つに分
岐している。前記第1濃縮液戻し配管72と原水タンク
1とは、第2濃縮液戻し配管73によって連通してい
る。前記第1濃縮液戻し配管72には、内部を流通する
濃縮液に背圧を与える絞り(図示せず。)が設けられ、
前記第2濃縮液戻し配管73には背圧弁BP2が設けら
れている。前記第1濃縮液戻し配管72における絞りの
絞り度と、前記背圧弁BP2の開度とは、前記第1濃縮
液戻し配管72に導入された濃縮液の大部分が管路11
に戻されるように調整されている。前記濃縮液導出配管
6と濃縮液排出配管71とで、本発明における、逆浸透
膜濾過手段で生成する濃縮液を廃棄する濃縮液廃棄手段
の一例が形成される。濃縮液導出配管6と第1濃縮液戻
し配管72とで、本発明における濃縮液返戻手段が形成
される。なお、濃縮液導出配管6と第2濃縮液戻し配管
73とは、逆浸透膜濾過手段で濃縮された濃縮液の一部
を原水タンクに戻す第2濃縮液返戻手段の一例である。
前記濃縮液排出配管71には、濃縮液の流量を測定する
濃縮液流量計F2が設けられている。この濃縮液流量計
F2は、本発明における、廃棄される濃縮液の流量を測
定する廃棄濃縮液流量測定手段の一例である。前記透過
水流量計F1からは透過水流量Yが出力され、前記濃縮
液流量計F2からは濃縮液流量Xが出力される。前記透
過水流量計F1及び濃縮液流量計F2は、いずれも電磁
式流量計である。したがって、前記透過水流量Y及び濃
縮液流量Xはいずれもアナログ電気信号として出力され
る。
量計F2よりも上流側には、濃縮液流量調節弁8が設け
られている。前記濃縮液流量調節弁8は電動弁であり、
後述するコントローラ9からの制御指令によって流量制
御される。図1の人工透析用精製水製造装置は、前記濃
縮液流量調節弁8を自動制御するコントローラ9を備え
ている。このコントローラ9は、本発明における制御手
段の一例である。前記コントローラ9には、透過水流量
計F1からの透過水流量Y、及び濃縮液流量計F2から
の濃縮液流量Xが入力される。そして、前記入力された
透過水流量Yと濃縮液流量Xとの値に応じて、前記濃縮
液流量制御弁8に制御信号を出力する。前記コントロー
ラ9としては例えばワンチップマイコンが用いられてい
る。
示す。図2に示されるように、前記コントローラ9は、
透過水流量計F1からの透過水流量Y、及び濃縮液流量
計F2からの濃縮液流量Xに応じて、前記濃縮液流量制
御弁8に対して制御信号を出力する中央演算部90、透
過水流量計F1からの透過水流量Yを前記中央演算部9
0に入力する透過水流量入力部91、及び濃縮液流量計
F2からの濃縮液流量Xを前記中央演算部90に入力す
る濃縮液流量入力部92とを備えている。
制御部92はいずれもADコンバータを内蔵し、透過水
流量計F1からアナログ電気信号として出力される透過
水流量Y、及び濃縮液流量計F2からアナログ電気信号
として出力される濃縮液流量Xのそれぞれを、前記中央
演算部90が処理し得るデジタル信号に変換する機能を
少なくとも有する。
御部91及び濃縮液流量制御部92からデジタル信号と
して入力された透過水流量Y及び濃縮液流量Xに基づい
て、デジタル信号の形で、前記濃縮液流量調節弁8の開
度を制御する制御信号を出力する機能を有する。
算部90からデジタル信号として出力された制御信号を
アナログ電気信号に変換して前記濃縮液流量調節弁8に
伝達するADコンバータを備えている。
が備える前処理装置10の構成の詳細について以下に説
明する。図3に示すように、前処理装置10は、本発明
における塩素除去手段の一例である活性炭フィルタ10
1と、前記活性炭フィルタ101の下流に管路によって
接続されたところの、本発明におけるイオン交換手段の
一例であるイオン交換装置102とを備えている。前記
イオン交換装置の内部にはイオン交換樹脂が充填されて
いる。前記活性炭フィルタ101よりも上流側にはプレ
フィルタ103が管路によって接続されている。プレフ
ィルタ103における上流側入口には、上水道に接続さ
れる給水管106が接続されている。給水管106にお
ける前記前処理装置10よりも上流側には電動弁107
(図3において省略。図1参照)が設けられている。一
方、前記イオン交換装置102における下流側出口は、
図1に示された人工透析用精製水製造装置の備える原水
タンク1に管路によって接続されている。
オン交換樹脂再生用の食塩水の入った食塩水タンク10
4が管路102aによって接続されている。前記管路1
02aの先端部は食塩水タンク104の内部に挿入さ
れ、更にバルブ104aが取り付けられている。前記管
路102aには、本発明における電解手段の一例である
電解装置105が介装されている。なお、電解装置10
5、管路102a、食塩水タンク104及びバルブ10
4aの組み合わせが、本発明における殺菌手段の一例で
ある。
103は、円柱状の容器と、前記容器に収容された、ブ
リーツ状又はワウンド型の精密濾過膜とを備える。
タ103と同様の円柱状の容器と、前記容器内に充填さ
れた粒子状活性炭又は繊維状活性炭とを備えている。プ
レフィルタ103を流通した水道水は前記活性炭フィル
タ101における容器の周縁部から中心部に向かって流
通し、前記容器の底面における中心部から外部に流出す
る。イオン交換装置102は、上端部が略半球状に形成
された円柱状の容器と、前記容器中に充填されたNa型
強酸性陽イオン交換樹脂とを備えている。水は、前記容
器の中心部からイオン交換装置102の内部に流入し、
前記イオン交換樹脂の層を通過する。イオン交換樹脂の
層を通過した水は前記容器の周縁部を通過し、イオン交
換装置102の外部に流出する。
動作について説明する。前処理装置10から原水タンク
1に、水道水を軟水化し、塩素を除去して得られた原水
が原水供給流量Q11で供給される。一方、前記原水タ
ンク1に結合された供給ポンプ3によって、前記原水タ
ンク1から原水抜出流量Q1で原水が抜き出される。前
記供給ポンプ3からは、前記原水と第1濃縮液戻し配管
72からの濃縮液とが、吐出圧P0及び吐出流量Zで逆
浸透膜濾過装置2に供給される。ここで、吐出圧P0
は、例えば3kgf/cm2〜10kgf/cm2の範
囲、高くても30kgf/cm2までの範囲とすること
ができる。又、前記吐出流量Zは、前記逆浸透膜濾過装
置2の備える逆浸透膜上に原水中の不純物が沈殿・析出
しない範囲の流量、例えば逆浸透膜濾過装置2の備える
管体の直径が4〜8インチの場合で3,000〜12,
000リットル/時間の範囲の流量とすることができ
る。この程度の吐出圧を実現することのできる供給ポン
プ3は、低圧ポンプで十分であり、低圧ポンプをもって
供給ポンプ3とすることにより、人工透析用精製水製造
装置全体における消費電力の低減を図ることができる。
つまり、定圧の供給ポンプを使用することにより、消費
電力が少なくて経済的な人工透析用精製水製造装置を提
供すると言う本発明の一つの目的を達成することができ
る。
給された原水は、前記逆浸透膜濾過装置2における透過
側出口から透過側流量Q2で透過水として供給配管4に
供給され、濃縮側出口22から濃縮側流量Q3で濃縮液
として濃縮液導出配管6に流出する。したがって、吐出
流量Zと透過側流量Q2と濃縮側流量Q3との間には、
Z=Q2+Q3 …(1) という関係が成立する。
透過水の内、一部は、透過水戻し配管5を通って原水タ
ンク1に透過水戻し流量Q4で戻され、残りの透過水
は、供給配管4を通して透過水流量Yで透析現場に供給
される。したがって、透過側流量Q2と透過水戻し流量
Q4と透過水流量Yとの間には、 Q2=Q4+Y …(2) という関係が成立する。
に供給された濃縮液の内、一部は、第1濃縮液戻し配管
72及び第2濃縮液戻し配管73に流入し、残りが、濃
縮液排出配管71を通して濃縮液流量Xで人工透析用製
造装置の外部に排出される。ここで、前述のように、第
1濃縮液戻し流路72における絞りと、第2濃縮液戻し
流路73における背圧弁BP2とは、供給ポンプ戻し流
量Q5に比べて原水タンク戻し流量Q6が圧倒的に小さ
くなるように調整されている。よって、前記第1濃縮液
戻し配管72に流入した濃縮液の大部分は、供給ポンプ
戻し流量Q5で前記管路11を経由して供給ポンプ3の
吸入側に戻され、前記濃縮液の一部が第2濃縮液戻し配
管73を経由して原水タンク戻し流量Q6で前記原水タ
ンク1に戻される。したがって、濃縮側流量Q3と供給
ポンプ戻し流量Q5と原水タンク戻し流量Q6と濃縮液
流量Xとの間には、 Q3=Q5+Q6+X≒Q5+X…(3) という関係が成立する。
ら、 Z−X−Y=Q4+Q5+Q6≒Q4+Q5…(4) なる関係が成立する。
び前記濃縮液導出配管6における濃縮液流量Xは、それ
ぞれ透過水流量計F1及び濃縮液流量計F2で測定さ
れ、コントローラ9の備える透過水流量入力部91及び
濃縮液流量入力部92を通して、前記コントローラ9に
おける中央演算部90に入力される。前記中央演算部9
0は、透過水流量Yと濃縮液流量Xとの間に、例えば、
[X/(Y+X)]=0.3〜0.8 …(5) という関係が成立し、更に前記供給ポンプ戻し流量Q5
が0にならないように、前記透過水流量Yと濃縮液流量
Xとの入力値に基づき、濃縮液流量調節弁8に対して制
御信号を出力する。前記濃縮液流量調節弁8は、前記制
御信号に基づき、濃縮液流量Xを調節する。
透過水流量Yはゼロになる。この場合には、前記中央演
算部90は、全閉にすべき旨の指令を前記濃縮液流量調
節弁8に対して出力し、前記濃縮液流量調節弁8は、前
記指令を受けて全閉の状態になる。よって、逆浸透膜濾
過装置2から濃縮液導出配管6に排出された濃縮液は、
前記式(3)から明らかなように、ほぼ全量が第1濃縮
液戻し配管72を通って供給ポンプ3の管路11に戻さ
れる。
3、管路12、逆浸透膜濾過装置2における原水流入口
20、前記逆浸透膜モジュール2aにおける濃縮側出口
22、濃縮液導出配管6、第1濃縮液戻し管路11、及
び管路11によって形成される流路においては、常に原
水と濃縮液とが循環するから、前記逆浸透モジュール2
aにおける濃縮側に原水及び濃縮液が滞留することがな
い。しかも、逆浸透膜モジュール2aにおける逆浸透膜
表面を、循環する原水及び濃縮液で、洗い流しているこ
とになるので、逆浸透膜が汚れで目詰まりしにくくな
り、逆浸透膜モジュール2aの長寿命化が達成される。
これによって、本発明の一つの目的である、寿命の長い
人工透析用精製水製造装置の提供が、達成される。
管5には背圧弁SP1が設けられているから、前記透過
水戻し配管5における背圧弁BP1よりも上流側には前
記背圧弁BP1により背圧P1が加わる。そして、供給
配管4と透過水戻し配管5とは繋がっているから、供給
配管4の内部を流通する透過水にも前記背圧P1が加わ
る。したがって、前記逆浸透膜濾過装置2の濃縮側と透
過側との間には、前記供給ポンプ3の吐出圧P0と前記
背圧P1との差圧が加わる。
製造装置の備える前処理装置10の動作について説明す
る。
7を通してプレフィルタ103に水道水が供給される。
プレフィルタ103においては、前記水道水中の砂礫及
び鉄粉等の大きな粒子が除去される。プレフィルタ10
3を通過した水道水は、次ぎに、前記活性炭フィルタ1
01に流入し、この活性炭フィルタ101において水道
水中の塩素が除去される。活性炭フィルタ101におい
て塩素を除去された水道水は、次いで、イオン交換装置
102に流入する。イオン交換装置102の内部にはイ
オン交換樹脂としてNa型強酸性陽イオン交換樹脂が充
填されているから、水道水中に存在するカルシウムイオ
ン及びマグネシウムイオン等は前記イオン交換装置にお
いて除去される。これにより、前記水道水は軟水化され
る。塩素が除去され、軟水化された水道水は、流量Q1
1で原水タンク1に供給される。
樹脂がカルシウムイオン及びマグネシウムイオンによっ
て飽和したら、電動弁107を閉じ、前処理装置への水
道水の供給を停止する。次いで、食塩水タンク104中
の食塩水が、バルブ104a及び電解装置105を通っ
てイオン交換装置102に供給される。前記食塩水は、
電解装置105において、HClとNaOHとに電気分
解される。イオン交換装置102に充填されたイオン交
換樹脂は、前記HClとNaOHとによって殺菌される
と同時に再生される。
においては、前述のように、透析現場で使用されなかっ
た透過水を原水タンクに戻しているから、透析現場で透
過水を使用するしないに関わらず透過水は装置内部を循
環している。したがって、透過水が装置内部に滞留する
ことがないので、透過水中に雑菌が発生する余地が無
い。又、透過水を透析現場で使用する際には、前記式
(5)で与えられる濃縮液流量Xで濃縮液を装置外部に
排出するから、濃縮液を全量装置外部に排出する場合と
比較して原水の無駄を大幅に節減できる。又、透析液を
透析現場で使用する際にも、逆浸透膜濾過装置を透過し
た透過液の一部が原水タンクに戻されるので、原水タン
ク内における溶質濃度の上昇は極めてすくない。よっ
て、溶質濃度の上昇による逆浸透膜の性能の低下、特に
流速の低下を防止することができる。更に、前述したよ
うに、逆浸透膜濾過装置2における原水流入口20から
逆浸透膜エレメントにおける濃縮側を通って濃縮側出口
22に至る流路には、常に原水と濃縮液とが流通してい
るから、逆浸透膜における濃縮側に原水及び濃縮液中の
汚れが蓄積することがない。 2.本発明の人工透析用精製水製造装置についての一般
的説明 原水タンク 本発明の人工透析用精製水製造装置において、原水タン
クは、後述する逆浸透膜濾過装置において濾過される原
水を貯留する機能を有する。
原料水を脱塩素処理及び軟水化して得られた原水が貯留
される。前記原水タンクの上流側には、原料水を脱塩素
処理及び軟水化する前処理装置を接続することができ
る。
を一定の温度に保持する加温・冷却装置を設けることが
できる。原水タンクに加温・冷却装置を設けることによ
って、後述する逆浸透膜濾過装置で得られる透過水の品
質と量とを一定に保つことができる。
ことができる。原水タンクの内側に殺菌灯を設けること
によって、原水タンク内部において雑菌が発生するのを
防止又は抑制することができる。 逆浸透膜濾過手段 逆浸透膜濾過手段は、原水を濾過することにより、原水
中に含まれている塩類、雑菌、及び前記雑菌に由来する
パイロジェン等を除去する機能を有する。
原水を濾過する逆浸透膜と、所定の直径を有し、且つ内
部に前記逆浸透膜が収容される管体とを備えた逆浸透膜
モジュールを有する逆浸透膜濾過装置を挙げることがで
きる。
膜モジュールの個数には特に制限はなく、逆浸透膜モジ
ュールにおける透過水の流速及び透析現場における精製
水の使用量に応じて前記個数を定めることができる。し
たがって、前記逆浸透膜モジュールの数は1基又は2基
若しくはそれ以上であってもよい。前記逆浸透膜モジュ
ールにおいて、逆浸透膜は、原水を濾過して透過水とす
る機能を有している。本発明の人工透析用精製水製造装
置において用いられる逆浸透膜には特に制限はないが、
3〜10kgf/cm2、特に高くとも30kgf/c
m2まで程度の低圧で用いられる低圧逆浸透膜が好まし
い。これは、逆浸透膜として前記低圧逆浸透膜を用いれ
ば、後述する供給ポンプからの吐出圧も3〜30kgf
/cm2程度の低圧でよいので、前記供給ポンプにおけ
る所用動力が大幅に節減できる上、配管の接続部におけ
るシールが単純な構造で済み、配管の接続部で水漏れ事
故が生じる可能性を大幅に減らすことができるからであ
る。尚、前記低圧逆浸透膜としては、例えば、圧力4〜
15kgf/cm2における食塩の除去率が90%以上
であるものが特に好ましい。前記逆浸透膜としては、外
圧型の中空糸膜及び管状膜、内圧型の管状膜、並びにス
パイラル膜のいずれも好ましい。
能と、原水流入口、前記逆浸透膜、及び透過水出口と協
働して、原水流入口、前記逆浸透膜における濃縮側、及
び前記逆浸透膜における透過側を経由して透過水出口に
至る流路を形成する機能、及び前記原水流入口及び濃縮
液出口と協働して、原水流入口から前記逆浸透膜におけ
る濃縮側を経由して濃縮液出口に至る流路を形成する機
能を備えている。
び一端のみが開口した管体のを挙げることができ、逆浸
透膜の形態に応じて前記いずれかの管体を選択すること
ができる。
としては、通常の逆浸透モジュールにおいて一般的に用
いられている方法を用いることができる。
場合においては、前記中空糸膜をU字型に屈曲させ、一
端のみが開口した管体の内部に、この中空糸膜における
屈曲した側の端部が前記管体の閉塞面に対向するよう
に、前記管体の内部に前記中空糸を収納することができ
る。そして、前記管体の開口部において前記中空糸膜を
接着剤で固め、前記中空糸における接着剤で固められた
端部を切削して開口させて、中空糸膜エレメントを作製
することができる。又、両端が開口した管体の内部に、
前記中空糸膜を屈曲させることなく充填し、前記管体の
両端部において前記中空糸膜を接着剤で固め、前記中空
糸における接着剤で固められた端部を切削して開口させ
ることによっても、中空糸膜エレメントを作製すること
ができる。
前記管状膜の外部(内圧型の場合)又は内側(外圧型の
場合)に多孔質管を挿入して管状膜エレメントとし、前
記管体の両端に装着された端板で前記管状膜エレメント
を保持することにより、前記管体の内部に逆浸透膜を保
持することができる。
には、外周が前記管体の内壁に当接する環状のブライン
シールをスパイラル膜の一端又は両端に嵌装し、このブ
ラインシールによって前記スパイラル膜を前記管体の内
部に保持することができる。
浸透モジュールの直径として一般的な2インチ、4イン
チ、6インチ、及び8インチ等の直径とすることができ
る。
前記逆浸透膜を透過した透過水が流出する透過側出口、
及び前記逆浸透膜において濃縮された濃縮液が流出する
濃縮側出口を設けることができる。前記原水流入口、透
過側出口、及び濃縮側出口の位置は、内部に収容される
逆浸透膜の形式等に応じて任意に定めることができる。
場合には、前記管体の側面における端部近傍に原水供給
口を設け、前記中空糸膜エレメントにおける接着剤で固
められた側の端部に透過水出口を設け、濃縮液出口を、
前記原水流入口の設けられた側面における他端近傍に、
設けることができる。
合には、前記逆浸透膜モジュールにおける管体の側面に
おける一端近傍に原水流入口を設け、前記管体内部に収
容された管状膜モジュールの備える多孔管の端部開口を
透過水出口とし、前記管体の側面における他端近傍に濃
縮液出口を設けることができる。一方、逆浸透膜として
内圧型の管状膜を用いる場合には、前記管体の両端に設
けられた端板の一方に原水流入口を、他方に濃縮液出口
を設け、管体の側面に透過水出口を設けることができ
る。
には、管体の一端に原水流入口を設け、前記管体の他端
における中心部に透過水出口を設け、周縁部に濃縮液出
口を設けることができる。 2.3 供給ポンプ 供給ポンプは、原水タンクから前記逆浸透膜濾過手段へ
と原水を供給する機能を有する。原水タンクから逆浸透
膜濾過手段へと原水を供給する原水供給手段は、この供
給ポンプを有して形成され、更に詳しくは、原水タンク
から逆浸透膜濾過手段へ導入する導入配管例えば管路1
1と供給ポンプとで形成されることができる。
プ、多段遠心ポンプ、斜流ポンプ、多段斜流ポンプ、及
び耐圧キャンドモータポンプ等のターボ型ポンプ、及び
ダイヤフラムポンプ等の往復動型ポンプを挙げることが
できる。
点でターボ型ポンプが好ましく、中でも4〜30kgf
/cm2程度の吐出圧が容易に達成できる点で、多段遠
心ポンプ、多段斜流ポンプ、及び耐圧キャンドモータポ
ンプが好ましく、メカニカルシールを使用しないので吐
出液である原水中に異物が混入したり漏水が生じたりす
ることが無い点で、耐圧キャンドモータポンプが特に好
ましい。本発明の人工透析用精製水製造装置において
は、前記ターボ型ポンプを2種以上直列に接続した供給
ポンプも可能である。このような供給ポンプとしては、
例えば多段遠心ポンプと耐圧キャンドモータポンプとを
直列に接続した供給ポンプを挙げることができる。 2.4 供給手段、廃棄用配管、透過水戻し配管、及び
濃縮液戻し配管 前記逆浸透膜濾過手段には、この逆浸透膜濾過手段によ
り濾過された透過水を精製水として透析現場に供給する
供給手段が接続されている。この供給手段は、通常、配
管により形成することができる。透過水返戻手段は、前
記逆浸透膜濾過手段で濾過された透過水の一部を原水タ
ンクに戻す機能を有する。この機能を達成するために、
逆浸透膜濾過手段例えば逆浸透膜濾過装置における、逆
浸透膜を装填した管体の、透過水側の管壁に、透過水を
原水タンクに戻す透過水返戻手段たとえば配管を、結合
してもよく、また、前記供給手段に、前記透過水返戻手
段を結合しても良い。多くの場合には、図1にも示され
ているように、供給手段である供給配管の途中に透過水
返戻手段である透過水戻し配管を結合する。濃縮液廃棄
手段は、前記逆浸透膜濾過手段で発生する濃縮液の一部
を外部に廃棄する機能を有する。通常、この濃縮液廃棄
手段は、逆浸透膜濾過手段で形成される濃縮液を取り出
して所定の場所に迄これを導出する適宜の手段例えば配
管(具体的には、濃縮液排出配管71)で形成すること
ができる。この濃縮液排出配管は、逆浸透膜濾過手段に
おける濾過膜内蔵の管体に直結されることが多い。
蔵の管体に廃棄用配管を結合し、その先を、濃縮液排出
配管と濃縮液戻し配管とに分岐させても良い。この場
合、廃棄用配管と濃縮液排出配管とで、濃縮液廃棄手段
が形成される。
等の背圧付与手段を設けることが好ましい。前記背圧付
与手段を濃縮液戻し配管に設けることにより、濃縮液戻
し配管の内部における前記背圧付与手段よりも上流側の
部分が、所定の圧力、例えば前記逆浸透膜濾過装置にお
ける使用圧力である4〜30kgf/cm2の範囲の圧
力に保持される。前記濃縮液戻し管は、廃棄用配管を介
して逆浸透膜濾過装置における濃縮側に連通しているか
ら、前記濃縮液戻し配管の内部における廃棄用配管との
結合部に近接する部分が前記範囲の圧力に保持されれ
ば、前記廃棄用配管及び逆浸透膜装置における濃縮側も
また、前記圧力に保持される。尚、濃縮液戻し配管内を
流通する濃縮液の流速が変化した場合にも、濃縮液戻し
配管及び廃棄用配管の内部を一定の圧力に保持し得る点
で、背圧弁が好ましい。
縮液を戻す配管を設けることができる。
同様に背圧弁又は絞りを設けることが好ましい。
管が分岐している結合点よりも下流側には、透析現場に
供給される透過水の流量を測定する透過水流量測定手段
が設けられている。
配管が分岐している結合点よりも下流側にも同様に、装
置外部に廃棄される濃縮液の流量を測定する濃縮液流量
測定手段が設けられている。
電磁流量計、超音波流量計、及び渦流量計等の流量計を
挙げることができる。前記流量計の内では、管の外壁か
ら流量測定が可能な点、及び管の内部を流れる透過水に
対して非接触で流量が測定できる故に、透過水に異物が
混入することが無い点で、電磁流量計及び超音波流量計
が好ましい。
流量測定手段のところで挙げられた各種の流量計を用い
ることができる。但し、後述するコントローラは、前記
透過水流量測定手段から出力される透過水流量Yと前記
濃縮液流量測定手段から出力される濃縮液流量Xとに基
づいて後述の濃縮液流量調節手段を制御するのであるか
ら、前記透過水流量Yと濃縮液流量Xとは、同一の種類
の信号として出力されることが好ましい。したがって、
前記濃縮液流量測定手段としては、前記透過水流量測定
手段と同型式の流量計が好ましい。
点と濃縮液流量測定手段との間の部分に、装置外部に廃
棄される濃縮液の流量を調節する濃縮液流量調節手段が
設けられている。
棄される濃縮液の流量を調節する機能の他に、前記濃縮
液戻し配管に設けられた背圧付与手段と協働して、廃棄
用配管の内部を流通する濃縮液に所定の背圧を付与する
機能を有する。
及び電動弁を挙げることができる。調節弁としては、例
えば、油圧アクチュエータを有する調節弁、及び空気圧
アクチュエータを有する調節弁等を挙げることができ
る。 2.5 コントローラ コントローラは、前記透過水流量測定手段において出力
された透過水流量Y及び前記濃縮液流量測定手段から出
力された濃縮液流量Xに基づいて前記濃縮液流量調節手
段を制御する機能を有する。
Yと濃縮液流量Xとの間に、X/(Y+X)=A(A=
定数)…(6) の関係が成立するように前記濃縮液流量調節弁を調節す
ることが好ましい。定数Aは、0.3〜0.8の範囲と
することが好ましい。定数Aが前記の範囲であれば、透
析現場における透過水の使用量が増大した場合において
も、原水タンク内における溶質の濃度が高くなり過ぎる
ことによる逆浸透膜における透過性能の大幅な低下を防
止することができ、又、濃縮液を装置の外部に排出する
排出量を最小限に止めることができる。尚、透析現場に
おいて透過水を使用しないときには、前記コントローラ
において前記濃縮液流量調節弁を閉状態にするように制
御すれば、濃縮液の全量が、濃縮液返戻手段例えば濃縮
液戻し配管を通して供給ポンプの吸入側に戻されるか
ら、原水の使用量を大幅に節減できる。尚、前記供給ポ
ンプの吐出流量Zは、前記透過水流量Yと濃縮液流量X
との合計よりも大きくなるように設定することが好まし
い。前記のように吐出流量Zを設定すれば、透析現場に
おける透過水の使用量の如何にかかわらず、前記逆浸透
膜モジュールにおける逆浸透膜の原水側において、前記
供給ポンプからの原水と濃縮液との流れが生じるので、
逆浸透膜の表面に汚れが蓄積しにくくなるという効果が
得られる。
定手段からの透過水流量Yのデータを受け取る透過水流
量入力部、濃縮液流量測定手段からの濃縮液流量Xのデ
ータを受け取る濃縮液流量入力部、及び前記透過水流量
Yのデータ及び前記濃縮液流量Xのデータに基づいて、
濃縮液流量制御手段に対して制御信号を出力する中央演
算部とを備えるコントローラを挙げることができる。
記透過水流量測定手段及び濃縮液流量測定手段から受け
取った透過水流量Y及び濃縮液流量Xのデータを、前記
中央演算部が処理し得る形式の信号に変換する機能を有
している。ここで、前記透過水流量測定手段及び濃縮液
流量測定手段としてアナログ式の電磁流量計又は超音波
流量計を用いた場合において、例えば、中央演算部とし
てCPU等のデジタル信号を処理するデジタル演算装置
を用いる場合には、前記透過水量入力部及び濃縮液流量
入力部としてADコンバータ等を用いることができる。
ら入力された透過水流量Yのデータと濃縮液流量入力部
から入力された透過水流量Xのデータとに基づいて、透
過水流量Yと透過水流量Xとの間に前記式(6)の関係
が成立するように、濃縮液流量制御手段を制御する制御
信号を出力する機能を有する。前記中央演算装置として
は、濃縮液流量制御手段をフィードバック制御する演算
装置を挙げることができる。
接点シーケンサ及び有接点シーケンサ等を用いることが
できる。尚、濃縮液流量制御手段として調節弁又は電動
弁を用いる場合には、前記中央演算装置からの制御信号
を、空気圧、油圧、電圧、電流、又は交流電流の周波数
等に変換する制御信号変換部を前記コントローラに設け
ることができる。 前処理装置 本発明の人工透析用精製水製造装置において、原水タン
クの上流側に接続することのできる前処理装置として
は、例えば、水道水等の原料水を導入して前記原料水中
の塩素を除去する塩素除去手段と、前記塩素除去手段か
ら供給される脱塩素水を軟水化するイオン交換手段と、
イオン交換手段中のイオン交換樹脂を再生する際に前記
イオン交換樹脂を殺菌する殺菌手段とを備えた前処理装
置を挙げることができる。前記前処理装置において用い
られる塩素除去手段としては、例えば、円柱形の容器の
内部に活性炭を充填した活性炭フィルタ等を挙げること
ができる。前記活性炭フィルタに充填される活性炭とし
ては、粒子状活性炭、粉末状活性炭、繊維に粉末状又は
粒子状の活性炭を担持した活性炭繊維、並びにレーヨン
繊維、天然セルロース繊維、ピッチ繊維、及びポリアク
リル繊維等の繊維を熱分解して得られる繊維状の活性炭
である繊維状活性炭等を挙げることができる。前記活性
炭フィルタにおいては、前記原料水を、容器の周縁部か
ら中心部に向かって流通させてもよく、反対に、容器の
中心部から周縁部に向かって流通させてもよい。又、前
記活性炭として前記活性炭繊維又は繊維状活性炭を充填
したフィルタにおいては、活性炭繊維又は繊維状活性炭
をフェルト状に形成して、これを円柱状等の適宜の形状
に巻いて容器内部に充填してもよく、又、前記活性炭繊
維等を織布に加工し、これを円柱状等の適宜の形状に巻
いて容器内部に充填してもよい。
を円柱形の容器に充填したイオン交換装置を挙げること
ができる。イオン交換樹脂としては、例えば、硬水の軟
化に通常用いられる強酸型イオン交換樹脂を挙げること
ができる。イオン交換樹脂の形状としては、ビーズ状及
び膜状等の各種の形状を挙げることができる。
HClとNaOHとを生成させる電解装置を備える食塩
水電解装置を挙げることができる。前記食塩水電解装置
においては、陽極の材質としてはチタン等を挙げること
ができ、陰極の材質としてはSUS316等を挙げるこ
とができる。前記食塩水電解装置においては、電極間に
9〜24Vの直流を印加することができる。
ム、亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、さら
し粉、及びさらし液等の水道水の殺菌に一般的に用いら
れる殺菌剤を前記イオン交換装置に注入する殺菌剤注入
装置を挙げることができる。しかし、イオン交換樹脂の
再生と殺菌とを同時に行える点、イオン交換樹脂を劣化
させることが殆ど無い点、及び得られる精製水の水質に
影響を及ぼすことが無い点で、前記食塩水電解装置が最
も好ましい。
ことなく、しかも雑菌の発生のない人工透析用精製水製
造装置を提供することができる。本発明は、逆浸透膜濾
過手段から排出される濃縮水の廃棄ロスを低減すること
のできる人工透析用精製水製造装置を提供することがで
きる。本発明は、逆浸透膜濾過手段の長寿命化を達成す
ることのできる人工透析用精製水製造装置を提供するこ
とができる。本発明は、低消費電力で駆動することので
きる人工透析用精製水製造装置を提供することができ
る。本発明は、内部において雑菌の発生が無く、且つ長
期間に亘って使用しても逆浸透膜の性能が低下しない人
工透析用精製水製造装置を提供することができる。本発
明は、更に、長期間の使用によっても、前記前処理装置
が備えるイオン交換装置に充填されたイオン交換樹脂が
劣化しない人工透析用精製水製造装置を提供することが
できる。
一例について構成を示す概略図である。
装置が備えるコントローラの構成を示す概略図である。
装置が備える前処理装置の構成を示す概略図である。
膜モジュール、3…供給ポンプ、4…供給配管、5…透
過水戻し配管、6…濃縮液導出配管、8…濃縮液流量調
節弁、9…コントローラ、10…前処理装置、11…管
路、12…管路、20…原水流入口、21…透過側出
口、22…濃縮側出口、71…濃縮液排出配管、72…
第1濃縮液戻し配管、73…第2濃縮液戻し配管、90
…中央演算部、91…透過水流量入力部、92…濃縮液
流量入力部、101…活性炭フィルタ、102…イオン
交換装置、102a…管路、103…プレフィルタ、1
04…食塩水タンク、104a…バルブ、105…電解
装置、106…給水管、107…電動弁、BP1…背圧
弁、BP2…背圧弁、F1…透過水流量計、F2…濃縮
液流量計。
Claims (4)
- 【請求項1】 原水を貯留する原水貯留手段と、 前記原水を濾過する逆浸透膜濾過手段と、 前記原水貯留手段内の原水を前記逆浸透膜濾過手段に導
入する導入配管及びこの導入配管の途中に設けられた供
給ポンプとを備える原水供給手段と、 前記逆浸透膜濾過手段で濾過された透過水を透析現場に
供給する供給手段と、 前記逆浸透膜濾過手段で濾過された透過水の一部を原水
貯留手段に戻す透過水返戻手段と、 前記供給手段における、透析現場に供給される透過水の
流量を測定する透過水流量測定手段と、 前記逆浸透膜濾過手段で生成する濃縮液を廃棄する濃縮
液廃棄手段と、 前記逆浸透膜濾過手段で生成する濃縮液の一部を、前記
供給ポンプの吸入側に戻す濃縮液返戻手段と、 前記濃縮液廃棄手段に設けられ、廃棄される濃縮液の流
量を測定する廃棄濃縮液流量測定手段と、 前記濃縮液廃棄手段における、廃棄される濃縮液の流量
を調節する濃縮液流量調節手段と、 前記濃縮液流量測定手段により測定される濃縮液流量X
と前記透過水流量測定装置により測定される透過水流量
Yとが入力され、且つ、前記入力されたX及びYに基づ
いて前記濃縮液流量調節手段を自動制御する制御手段と
を備えてなることを特徴とする人工透析用精製水製造装
置。 - 【請求項2】 前記請求項1における廃棄濃縮液流量調
節手段は、前記請求項1における制御手段によって、X
/(X+Y)が0.3〜0.8となるように制御される
請求項1に記載の人工透析用精製水製造装置。 - 【請求項3】 水道水を導入して前記水道水中の塩素を
除去する塩素除去手段と、 前記塩素除去手段から供給される脱塩素水をイオン交換
樹脂で軟水化するイオン交換手段と、 イオン交換手段中のイオン交換樹脂を再生する際に、イ
オン交換樹脂を殺菌する殺菌手段とを備えてなることを
特徴とする人工透析用精製水製造装置。 - 【請求項4】 前記請求項3における殺菌手段は、食塩
水を電気分解して生成する強アルカリと強酸とをイオン
交換手段に供給する電解手段を備えてなる前記請求項3
に記載の人工透析用精製水製造装置。
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