精製水製造装置
【課題】装置内における原水や精製水の滞留が低減され、細菌の繁殖およびエンドトキシンの発生が抑えられると同時に、装置の維持管理が容易であり、かつ、原水の水温が変化しても安定した精製水の製造量が確保できる精製水製造装置を目的とする。
【解決手段】原水を温度調節する温度調節手段と、原水をナノ濾過膜によって軟水化する軟水化手段と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段とを具備することを特徴とする精製水製造装置。原水を温度調節する温度調節手段と、原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段と、精製水を貯留する貯留手段と、貯留手段の精製水を精製手段の上流側に返送する返送ラインと、返送ラインの途中で返送される精製水を一時貯留する一時貯留手段とを具備することを特徴とする精製水製造装置。
【解決手段】原水を温度調節する温度調節手段と、原水をナノ濾過膜によって軟水化する軟水化手段と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段とを具備することを特徴とする精製水製造装置。原水を温度調節する温度調節手段と、原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段と、精製水を貯留する貯留手段と、貯留手段の精製水を精製手段の上流側に返送する返送ラインと、返送ラインの途中で返送される精製水を一時貯留する一時貯留手段とを具備することを特徴とする精製水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用途、特に、人工透析などに使用される精製水を製造する精製水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工透析において使用される透析液としては、透析液の原液を高純度の精製水で希釈したものが使用される。この人工透析用の精製水には、カルシウム、鉄などの２価の陽イオン、塩素、細菌類、不純物などを含まないことが要求される。
そのため、人工透析用の精製水は、水道水などの原水を軟水化装置（前処理装置）で軟水化し、活性炭などで残留塩素を除去した後、さらに逆浸透膜（ＲＯ膜）モジュールで細菌類、不純物などを濾過によって取り除くことで製造される。
【０００３】
図２は、人工透析などに使用される精製水を製造する従来の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
この精製水製造装置は、水道などから供給される原水を貯留する原水タンク１０と、原水タンク１０から送られる原水を軟水化するイオン交換樹脂および原水中の残留塩素を除去する活性炭が収納された前処理装置１１と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る、並列に配置された逆浸透膜モジュール１２，１２とを具備する。また、精製水を貯留する精製水タンク１３と、精製水タンク１３内の精製水を殺菌する紫外線ランプ１４と、逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３を洗浄・消毒する薬液を貯留する薬液タンク１５とを具備する。
【０００４】
また、この精製水製造装置は、一端が原水タンク１０に接続し、他端が前処理装置１１に接続し、途中に電動弁２０およびこれより下流側に原水ポンプ３０が設けられた原水供給ライン４０と、一端が前処理装置１１に接続し、他端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、途中に電動弁２１およびこれより下流側に加圧ポンプ３１が設けられた軟水移送ライン４１とを具備する。また、一端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、他端が精製水タンク１３に接続し、途中に逆止弁２２，２２が設けられた精製水移送ライン４２と、一端が精製水タンク１３に接続し、途中に送水ポンプ３３およびこれより下流側に電動弁２３が設けられた精製水送水ライン４３と、一端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、途中に流量調整弁２４およびこれより下流側に電動弁２５が設けられた濃縮水排出ライン４４とを具備する。
【０００５】
さらに、この精製水製造装置は、一端が濃縮水排出ライン４４の流量調整弁２４と電動弁２５との間から分岐し、他端が電動弁２１と加圧ポンプ３１との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁２６およびこれより下流側に逆止弁２７が設けられた濃縮水返送ライン４５と、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、他端が精製水タンク１３に接続する精製水循環ライン４６と、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、途中に電動弁２８が設けられた精製水排出ライン４７とを具備する。また、一端が薬液タンク１５に接続し、他端が電動弁２１と加圧ポンプ３１との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁２９が設けられた薬液供給ライン４８と、これら電動弁、流量調整弁、各ポンプに電気的に接続してこれらの制御を行う制御部（図示略）を具備して概略構成されるものである。
【０００６】
この精製水製造装置においては、精製水中に塩素が残留していないため、精製水タンク１３に貯留される精製水に細菌が繁殖する可能性がある。そのため、精製水タンク１３中の精製水が滞留して細菌が繁殖しやすい環境とならないように、精製水循環ライン４６によって精製水タンク１３中の精製水を常時流動させたり、精製水タンク１３に殺菌用の紫外線ランプ１４を設けたりしている。また、定期的に薬液タンク１５から薬液を逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３に流し、逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３の洗浄・消毒を行っている。
【０００７】
ところで、近年、細菌の死骸から発生するエンドトキシンなどの発熱因子による精製水の汚染が重要視されてきている。このエンドトキシンは、紫外線ランプ１４で精製水を殺菌しても精製水中に残留する。エンドトキシンの発生を抑制するためには、精製水タンク１３の無菌状態を高度に常時保つ必要がある。また、これと同時に、前処理装置１１および逆浸透膜モジュール１２においても細菌の繁殖やエンドトキシンの発生への対処が必要となってきている。
【０００８】
例えば、前処理装置１１においては、イオン交換樹脂によって原水の滞留が起こりやすく、細菌が繁殖する可能性がある。逆浸透膜モジュール１２においては、構造上、該モジュール内に偏流を生じやすかったり、滞留気味になりやすく、細菌が繁殖する可能性がある。また、夜間など精製水を製造しないときには、逆浸透膜モジュール１２、精製水タンク１３およびその周辺の配管（ライン）に滞留水が発生し、細菌が繁殖する可能性がある。
滞留水中の細菌の繁殖を防止するためには、精製水を製造しないときに滞留水を抜液することが有効であるが、イオン交換樹脂、逆浸透膜モジュールは、乾燥させると性能が低下する場合がある。
【０００９】
精製水を製造しないときに、逆浸透膜モジュールに精製水を滞留させない精製水製造装置としては、逆浸透膜モジュールから排出される精製水を原水タンクに戻す返送ラインを設け、原水タンクと逆浸透膜モジュールとの間で原水および精製水を循環させる装置が、特許文献１に提案されている。
しかしながら、この精製水製造装置においては、原水および精製水を循環させている間、原水が前処理装置を通過することになるので、前処理装置の負荷が大きくなり、イオン交換樹脂の寿命が短くなるという問題があった。
【００１０】
また、精製水を製造しないときに、逆浸透膜モジュールおよび精製水タンクに精製水を滞留させない精製水製造装置としては、精製水タンクの精製水を逆浸透膜モジュール上流の加圧ポンプの吸い込み側に戻す返送ラインを設け、逆浸透膜モジュールと精製水タンクとの間で精製水を循環させる装置が、特許文献２に提案されている。また、精製水を製造しないときに、逆浸透膜モジュールに精製水を滞留させない精製水製造装置としては、逆浸透膜モジュールから排出される精製水を逆浸透膜モジュール上流の加圧ポンプの吸い込み側に戻す返送ラインを設け、逆浸透膜モジュールの精製水を循環させる装置が、特許文献３に提案されている。
【００１１】
しかしながら、特許文献２および特許文献３の装置においては、通常の運転時に、弁の不調などによって返送ラインを原水が逆流し、原水が精製水タンクや逆浸透膜モジュールの２次側（精製水側）に流入し、精製水を汚染してしまうおそれがあった。
【００１２】
また、従来の精製水製造装置においては、前処理装置１１のイオン交換樹脂の能力が低下したときに、イオン交換樹脂の再生を行う必要があった。このイオン交換樹脂の再生のためには、前処理装置１１にイオン交換樹脂再生用の薬剤を供給するための再生塩タンク１６を別途設ける必要があり、また、イオン交換樹脂の再生時期の管理、薬剤の調製、イオン交換樹脂の再生操作などが必要となり、前処理装置１１の維持管理に多大な労力が必要であるという問題もあった。
【００１３】
前処理装置の維持管理の労力を低減でき、かつ、逆浸透膜モジュールおよび精製水タンクに精製水を滞留させない精製水製造装置として、特許文献４の精製水製造装置が提案されている。特許文献４の精製水製造装置は、ナノ濾過膜モジュールを逆浸透膜モジュールの上流に設けることで、原水を軟水化し、かつ、下流への細菌とエンドトキシンの流入を防止すると同時に、貯留手段の精製水を精製手段の上流側に返送する返送ラインと、返送ラインの途中で返送される精製水を一時貯留する一時貯留手段とを設け、精製水を製造しないときに逆浸透膜モジュールの精製水を循環させることで、滞留水の発生による細菌の繁殖やエンドトキシンの発生を抑制している。
【特許文献１】特開２０００−５３００号公報
【特許文献２】特開２００１−９６９号公報
【特許文献３】特開２００１−２９３４７１号公報
【特許文献４】特開２００４−８９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献４の装置に用いられているナノ濾過膜および逆浸透膜は、膜の性質上、水温１℃の低下で透過水流量（ｆｌｕｘ）が２〜３％低下するため、精製水の製造量が水温変化の影響を受けやすいという問題があった。特に、水温が低下する冬場は、精製水の製造量が低下しやすく、必要とされる精製水の製造量が安定して確保されにくかった。
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであって、装置内における原水や精製水の滞留が低減され、細菌の繁殖およびエンドトキシンの発生が抑えられると同時に、装置の維持管理が容易であり、かつ、原水の水温が変化しても安定した精製水の製造量が確保できる精製水製造装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、本発明の精製水製造装置は、以下の構成を採用した。
（１）原水を温度調節する温度調節手段と、原水をナノ濾過膜によって軟水化する軟水化手段と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段とを具備することを特徴とする。
（２）前記温度調節手段が、原水を貯留する原水タンクに設けられていることを特徴とする（１）に記載の精製水製造装置。
（３）原水を温度調節する温度調節手段と、原水をナノ濾過膜によって軟水化する軟水化手段と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段と、精製水を貯留する貯留手段と、貯留手段の精製水を精製手段の上流側に返送する返送ラインと、返送ラインの途中で返送される精製水を一時貯留する一時貯留手段とを具備することを特徴とする精製水製造装置。
（４）前記温度調節手段が、原水を貯留する原水タンクに設けられていることを特徴とする（３）に記載の精製水製造装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の精製水製造装置によると、装置内における原水の滞留が低減され、細菌の繁殖およびエンドトキシンの発生を抑えることができ、しかも、軟水化手段の維持管理が容易であり、さらには、原水の水温が変化しても安定した精製水の製造量が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の精製水製造装置を説明する。
図１は、本発明の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
この精製水製造装置は、水道などから供給される原水を温度調節する温度調節手段９０と、原水を貯留する原水タンク１０と、原水タンク１０から送られる原水中の残留塩素を除去する活性炭が収納された活性炭フィルタ６０と、ナノ濾過膜エレメントが収納されたナノ濾過膜モジュール６１（軟水化手段）と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る、並列に配置された逆浸透膜モジュール１２，１２（精製手段）と、精製水を貯留する精製水タンク１３（貯留手段）と、精製水タンク１３内の精製水を殺菌する紫外線ランプ１４と、薬洗時に逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３を洗浄・消毒する薬液を貯留する薬液タンク兼一時貯留タンク６３（一時貯留手段）とを具備する。
【００１８】
さらに、この精製水製造装置は、一端が水道や貯水タンクなどに接続し、他端が温度調節手段９０に接続する原水供給ライン９１と、一端が温度調節手段９０に接続し、他端が原水タンク１０に接続する原水供給ライン９２と、一端が原水タンク１０に接続し、他端が活性炭フィルタ６０に接続し、途中に電動弁２０およびこれより下流側に原水ポンプ３０が設けられた原水供給ライン４０と、一端が活性炭フィルタ６０に接続し、他端がナノ濾過膜モジュール６１に接続する原水移送ライン７０とを具備する。また、一端がナノ濾過膜モジュール６１に接続し、他端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、途中に電動弁２１およびこれより下流側に加圧ポンプ３１が設けられた軟水移送ライン４１と、一端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、他端が精製水タンク１３に接続し、途中に逆止弁２２，２２が設けられた精製水移送ライン４２と、一端が精製水タンク１３に接続し、途中に送水ポンプ３３およびこれより下流側に電動弁２３が設けられた精製水送水ライン４３とを具備する。また、一端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、途中に流量調整弁２４およびこれより下流側に電動弁２５が設けられた濃縮水排出ライン４４と、一端が濃縮水排出ライン４４の流量調整弁２４と電動弁２５との間から分岐し、他端が電動弁２１と加圧ポンプ３１との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁２６およびこれより下流側に逆止弁２７が設けられた濃縮水返送ライン４５と、一端が濃縮水排出ライン４４の電動弁２５よりも下流側から分岐し、他端が原水タンク１０に接続し、途中に電動弁８０が設けられた濃縮水返送ライン７１とを具備する。
【００１９】
また、この精製水製造装置は、一端がナノ濾過膜モジュール６１に接続し、途中に流量調整弁８１が設けられた濃縮水排出ライン７２と、一端が濃縮水排出ライン７２の流量調整弁８１よりも下流側から分岐し、他端が電動弁２０と原水ポンプ３０との間の原水供給ライン４０に接続し、途中に逆止弁８２が設けられた濃縮水返送ライン７３とを具備する。また、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、他端が精製水タンク１３に接続する精製水循環ライン４６と、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、途中に電動弁２８が設けられた精製水排出ライン４７と、これら電動弁、流量調整弁、各ポンプに電気的に接続してこれらの制御を行う制御部（図示略）を具備して概略構成されるものである。
また、この精製水製造装置は、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、他端が薬液タンク兼一時貯留タンク６３に接続し、途中に電動弁８３が設けられた精製水返送ライン７４と、一端が薬液タンク兼一時貯留タンク６３に接続し、他端が電動弁２１と加圧ポンプ３１との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁２９が設けられた薬液供給ライン４８とを具備する。
【００２０】
ここで、軟水移送ライン４１は、加圧ポンプ３１と逆浸透膜モジュール１２，１２との間において、逆浸透膜モジュール１２，１２の原水入口５７，５７に原水を流す第１の流路４１ａと、逆浸透膜モジュール１２，１２の濃縮水出口５９，５９に原水を流す第２の流路４１ｂとに分岐し、これら流路の分岐点には切替弁８４が設けられている。また、濃縮水排出ライン４４は、逆浸透膜モジュール１２，１２と流量調整弁２４との間において、逆浸透膜モジュール１２，１２の濃縮水排出口５９，５９から排出される濃縮水を流す第１の流路４４ａと、逆浸透膜モジュール１２，１２の原水入口５７，５７から排出される濃縮水を流す第２の流路４４ｂとに分岐し、これら流路の合流点には切替弁８５が設けられている。また、原水入口５７付近における第１の流路４１ａおよび第２の流路４４ｂには共通の配管が使用され、濃縮水排出口５９付近における第２の流路４１ｂおよび第１の流路４４ａには共通の配管が使用されている。
【００２１】
温度調節手段９０としては、公知の電気ヒータ、熱交換器、温水や冷水を混合する混合弁などを用いることができ、これらを組み合わせて用いてもよい。なお、図示しないが、温度調節手段９０は、原水タンク１０に設けられていてもよい。
【００２２】
逆浸透膜モジュール１２としては、図３に示すような、複数の集水孔５１が形成された集水管５２を中心に、多重の逆浸透膜５０を円柱状に巻いて逆浸透膜エレメント５５とし、この逆浸透膜エレメント５５を円筒状のケーシング５６に収納した、いわゆるスパイラル型逆浸透膜モジュールが通常使用される。逆浸透膜エレメント５５について、より詳しくは、二つ折りにした逆浸透膜５０の間に通液性支持繊維５３を挟んだ状態で、逆浸透膜５０の重なった３辺を接着する。そして、この通液性支持繊維５３を内包した逆浸透膜５０に、さらに網目スペーサー５４を重ねてから、集水管５２に対して多重に巻きつけていくことによって逆浸透膜エレメント５５が形成される。
【００２３】
この逆浸透膜モジュール１２において、原水は、逆浸透膜エレメント５５の一方の端面側に形成される原水入口５７に導入され、網目スペーサー５４で形成される流路を流れる。この間に原水の一部は、逆浸透膜５０を透過して精製水となり、通液性支持繊維５３で形成された流路を通って集水管５２に導かれ、集水管５２端部の透過水出口５８から排出される。一方、逆浸透膜５０を透過しなかった原水は、濃縮水となって逆浸透膜エレメント５５の他方の端面側に形成される濃縮水排出口５９から排出される。
【００２４】
なお、本発明における逆浸透膜モジュールは、このスパイラル型逆浸透膜モジュールに限定はされず、原水を、逆浸透膜を透過した精製水と逆浸透膜を透過しない濃縮水とに分離できるものであれば、いずれのものも使用できる。
なお、逆浸透膜モジュール１２は、図１の例では２本を並列にして用いているが、必要な水量に応じた本数を用いればよい。
逆浸透膜５０は、精製水製造装置で通常使用されている逆浸透膜を用いればよく、特に限定はされない。その材質としては、例えば、ポリアミド、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。
【００２５】
ナノ濾過膜モジュール６１は、図３に示す逆浸透膜モジュール１２と同じ構造を有するモジュールであり、集水管のまわりにナノ濾過膜を巻き回した円柱状のナノ濾過膜エレメントを円筒状のケーシングに収納したものであり、原水入口から導入された原水を、ナノ濾過膜を透過した軟水と、ナノ濾過膜を透過しない濃縮水とに分離するものである。
【００２６】
ここで、ナノ濾過膜（ＮＦ膜、マイクロフィルターともいう）とは、限外濾過膜（ＵＦ膜）と逆浸透膜（ＲＯ膜）との中間の細孔径を持ち、かつ膜素材表面に荷電を持つ膜のことを指し、さらにＩＵＰＡＣの定義｛Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１２０，１４９−１５９（１９９６）に記載された「膜および膜プロセス用語（１９９６ ＩＵＰＡＣ推奨）」｝によると、ナノ濾過膜とは「２ｎｍより小さい程度の粒子や高分子が阻止される圧力駆動の膜分離プロセス」とされている（ちなみに、精密濾過膜（ＭＦ膜）は０．１μｍより大きいもの、限外濾過膜（ＵＦ膜）は０．１μｍ〜２ｎｍの範囲のものを阻止できる膜とされている）。すなわち、ナノ濾過膜は、細孔による分離（サイズ分離）と膜表面の荷電と溶質中のイオン成分との電気的相互作用による分離効果とが組み合わされて、その膜固有の阻止性能、透過性能を示すものである。
【００２７】
本発明においては、ポリアミドを材質として用いたナノ濾過膜（以下、ポリアミド系ナノ濾過膜と記す）を使用するのが好ましい。ポリアミド系ナノ濾過膜は、膜素材表面にマイナスの固定荷電を有するので、一般的なナノ濾過膜である酢酸セルロース系、ポリスルホン系、ポリアクリロニトリル系に比べ、２価以上の陽イオン、特にカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分の除去能力が高く、原水の軟水化に最適である。また、ポリアミド系ナノ濾過膜は、イオン交換樹脂に比べ、原水の滞留が少ないので、細菌が繁殖しにくい。また、ポリアミド系ナノ濾過膜は、２ｎｍより小さい程度の粒子や高分子を阻止できるので、エンドトキシンの除去が可能である。また、ポリアミド系ナノ濾過膜は、一般的なナノ濾過膜である酢酸セルロース系に比べ、透過水流量を多く確保でき、使用できるｐＨ範囲・温度範囲が広く、エンドトキシンの除去能力が高く、耐薬品性が高い。
なお、逆浸透膜としてポリアミドを用いる場合、前記温度調節手段により、原水タンク内の原水温度を２５℃〜４５℃とすると、耐熱性ポリアミドを用いずとも、より好適に本願発明の効果が得られるので好ましい。
【００２８】
原水ポンプ３０、加圧ポンプ３１および送水ポンプ３３に使用される高圧ポンプとしては、精製水製造装置で通常使用されているものであれば特に限定はされず、例えば、多段渦巻ポンプ、プランジャーポンプなどを用いることができる。
【００２９】
制御部は、処理部と、インターフェイス部と、カレンダータイマとから概略構成される。制御部は、温度調節手段９０の温度調節と、活性炭フィルタ６０、ナノ濾過膜モジュール６１および逆浸透膜モジュール１２への原水の供給開始と、これらへの原水の供給停止と、逆浸透膜モジュール１２−精製水タンク１３−薬液タンク兼一時貯留タンク６３−逆浸透膜モジュール１２の順に巡る精製水の循環と、薬液タンク兼一時貯留タンク６３から逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３への薬液の供給開始と、逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３からの薬液および精製水の排出開始とを制御し、かつ、これらの制御をカレンダータイマに設定された任意の日時に行うことができるものである。
前記温度調節は、温度調節手段９０より上流側、すなわち原水供給ライン９１に温度センサを設け、水道などから供給される原水の水温を測定し、その測定値に基づいて、制御部が温度調節手段９０のオン・オフおよび／または強弱を調整することで行われる。原水は、温度調節手段９０によって、好ましくは２５℃程度に温度調節される。
【００３０】
前記カレンダータイマは、年月日および時刻を管理する時計部と、精製水製造装置の運転スケジュールを記憶する記憶部とを具備してなり、記憶部に記憶された設定日時に電気信号を発信できるようにされている。
前記インターフェイス部は、各ラインに設けられたすべての弁、ポンプと処理部との間を電気的に接続するものである。
前記処理部は、カレンダータイマからの電気信号や処理部に入力された操作信号に基づいて、各ラインに設けられた弁の開閉およびポンプの運転の開始、停止を制御するものである。
【００３１】
なお、この処理部は、専用のハードウエアにより実現されるものであってもよく、メモリおよび中央演算装置（ＣＰＵ）によって構成され、処理部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することにより、その機能を実現させるものであってもよい。
また、制御部には、周辺機器として、入力装置、表示装置などが接続されるものとする。ここで、入力装置とは、ディスプレイタッチパネル、スイッチパネル、キーボードなどの入力デバイスのことをいい、表示装置とは、ＣＲＴや液晶表示装置のことをいう。
【００３２】
次に、この精製水製造装置を用いた精製水の製造方法について説明する。
精製水を製造するときは、精製水排出ライン４７の電動弁２８、精製水返送ライン７４の電動弁８３、および薬液供給ライン４８の電動弁２９は閉じられ、その他の電動弁は開かれている。また、精製水の製造を開始するときには、軟水移送ライン４１は、切替弁８４によって第１の流路４１ａが選択され、濃縮水排出ライン４４は、切替弁８５によって第１の流路４４ａが選択されている。
【００３３】
水道などから供給される原水は、原水供給ライン９１を通り、温度調節手段９０に供給される。温度調節手段９０で温度調節された原水は、原水供給ライン９２を通り、原水タンク１０に貯留される。原水タンク１０から原水供給ライン４０を通って供給された原水は、原水ポンプ３０によって昇圧された後、活性炭フィルタ６０に通される。活性炭フィルタ６０にて原水中の残留塩素を除去された原水は、原水移送ライン７０を通ってナノ濾過膜モジュール６１に供給される。ナノ濾過膜モジュール６１に供給された原水の一部は、ナノ濾過膜を透過して軟水化される。一方、ナノ濾過膜を透過しなかった残りの原水は濃縮水となり、一部の濃縮水は濃縮水排出ライン７２から分岐した濃縮水返送ライン７３を通って原水供給ライン４０に戻されて原水として再利用され、残りの濃縮水は濃縮水排出ライン７２を通って装置外に排出される。このとき、ナノ濾過膜モジュール６１内の原水圧力の調整は、流量調整弁８１によって行われる。
【００３４】
ナノ濾過膜モジュール６１にて軟水化された原水は、軟水移送ライン４１の加圧ポンプ３１によって昇圧された後、第１の流路４１ａを通って逆浸透膜モジュール１２，１２に供給される。逆浸透膜モジュール１２に供給された原水の一部は、逆浸透膜を透過して精製水となり、精製水移送ライン４２を通って精製水タンク１３に貯留される。一方、逆浸透膜を透過しなかった残りの原水は濃縮水となり、一部の濃縮水は濃縮水排出ライン４４から分岐した濃縮水返送ライン４５を通って軟水移送ライン４１に戻されて軟水化された原水として再利用され、一部の濃縮水は濃縮水排出ライン４４から分岐した濃縮水返送ライン７１を通って原水タンク１０に戻されて原水として再利用され、残りの濃縮水は濃縮水排出ライン４４を通って装置外に排出される。このとき、逆浸透膜モジュール１２内の原水圧力の調整は、流量調整弁２４によって行われる。
【００３５】
精製水タンク１３に貯留された精製水は、送水ポンプ３３を駆動させることによって精製水送水ライン４３から装置外に送水され、人工透析用の希釈水などとして使用される。
また、精製水タンク１３に貯留された精製水は、常時駆動されている送水ポンプ３３によって、精製水送水ライン４３から取り出された後、精製水循環ライン４６を経て精製水タンク１３に返送されており、絶えず流動状態にある。さらに、精製水タンク１３に貯留された精製水は、紫外線ランプ１４によって、常時殺菌処理されている。
【００３６】
また、制御部のカレンダータイマに記憶された一定時間ごと、または利用者の切り替え操作によって、切替弁８４および切替弁８５を切り替え、軟水移送ライン４１として第２の流路４１ｂを選択し、濃縮水排出ライン４４として第２の流路４４ｂを選択して、逆浸透膜モジュール１２への原水の導入方向および逆浸透膜モジュール１２からの濃縮水の排出方向出口を切り替えることも可能である。
【００３７】
次に、精製水製造装置が精製水を製造しないときについて説明する。
夜間、休日など精製水を使わない日時が設定された制御部のカレンダータイマからの停止信号、または利用者の停止操作に基づいて、制御部は、温度調節手段９０および原水ポンプ３０の運転を停止し、原水供給ライン４０の電動弁２０、軟水移送ライン４１の電動弁２１、精製水送水ライン４３の電動弁２３および濃縮水排出ライン４４の電動弁２５を閉じて、精製水の製造を停止させる。
【００３８】
これと同時に、制御部は、精製水返送ライン７４の電動弁８３および薬液供給ライン４８の電動弁２９を開く。これにより、精製水タンク１３に貯留された精製水は、常時駆動されている送水ポンプ３３によって、精製水送水ライン４３から取り出された後、精製水返送ライン７４を経て薬液タンク兼一時貯留タンク６３に返送され、薬液タンク兼一時貯留タンク６３にて一時貯留される。なお、薬液タンク兼一時貯留タンク６３は、装置の薬洗時以外は、空の状態とされている。薬液タンク兼一時貯留タンク６３の精製水は、さらに薬液供給ライン４８を通って軟水移送ライン４１に返送される。
【００３９】
軟水移送ライン４１に返送された精製水は、軟水移送ライン４１の加圧ポンプ３１によって昇圧された後、第１の流路４１ａ（または第２の流路４１ｂ）を通って逆浸透膜モジュール１２，１２に供給される。逆浸透膜モジュール１２に供給された精製水の一部は、逆浸透膜を透過し、精製水移送ライン４２を通って精製水タンク１３に送られる。一方、逆浸透膜を透過しなかった残りの精製水は、濃縮水排出ライン４４から分岐した濃縮水返送ライン４５を通って軟水移送ライン４１に戻され、再度、逆浸透膜モジュール１２，１２に供給される。
【００４０】
このように、精製水製造装置が精製水を製造しないとき、精製水タンク１３内の精製水は、送水ポンプ３３、薬液タンク兼一時貯留タンク６３、加圧ポンプ３１、逆浸透膜モジュール１２の順に送られ、再び精製水タンク１３に戻される。すなわち、精製水は、精製水タンク１３−送水ポンプ３３−薬液タンク兼一時貯留タンク６３−加圧ポンプ３１−逆浸透膜モジュール１２−精製水タンク１３の順に絶えず循環している。
【００４１】
以上説明したような精製水製造装置にあっては、軟水化手段として、従来のイオン交換樹脂を備えた前処理装置の代わりに、ナノ濾過膜モジュール６１を用いているので、原水の滞留を低減でき、細菌が繁殖しにくい。また、原水中の細菌やエンドトキシンも除去される。また、ナノ濾過膜モジュール６１によって原水の軟水化を行うので、イオン交換樹脂および再生塩タンクが不要で、これに伴いイオン交換樹脂の再生時期の管理、薬剤の調製、イオン交換樹脂の再生操作なども不要となり、装置の維持管理が容易となり、さらに、装置の小型化も達成できる。また、ナノ濾過膜モジュール６１によって原水中のエンドトキシンをはじめ、細菌類、不純物の除去を行うので、逆浸透膜モジュール１２の負担が軽減され、逆浸透膜モジュール１２を薬洗する頻度を減らすことができる。
【００４２】
また、この精製水製造装置にあっては、温度調節手段９０により原水の温度が常に一定になるように温度調節されているので、ナノ濾過膜および逆浸透膜の透過水流量を一定に保つことができる。ゆえに、季節などによる水温の変化に左右されること無く、年間を通じて安定した精製水の製造量を確保できる。
【００４３】
また、この精製水製造装置にあっては、精製水タンク１３の精製水を逆浸透膜モジュール１２や加圧ポンプ３１よりも上流側に返送する返送ライン（精製水返送ライン７４および薬液供給ライン４８）を具備することで、精製水を製造しないときに、精製水製造装置内に精製水を循環させることができる。これにより、精製水を製造しないときであっても、加圧ポンプ３１、逆浸透膜モジュール１２、精製水タンク１３、送水ポンプ３３、およびこれらを接続する各ラインに滞留水が発生することがなく、細菌の繁殖やエンドトキシンの発生をさらに抑えることが可能となる。また、返送ラインの途中に薬液タンク兼一時貯留タンク６３が設けられていれば、薬液供給ライン４８の電動弁２９に不調が生じ、薬液供給ライン４８を原水が逆流した場合であっても、原水が薬液タンク兼一時貯留タンク６３に溜まるので、精製水返送ライン７４を通って原水が精製水タンク１３や逆浸透膜モジュール１２の２次側（精製水側）に流入し、精製水を汚染してしまうことがない。また、返送ラインによって、薬洗時の薬液を循環させることができ、同時に逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３を洗浄・消毒することも可能となる。
【００４４】
また、この精製水製造装置にあっては、逆浸透膜モジュール１２に供給される原水を原水入口５７に流す第１の流路４１ａと、逆浸透膜モジュール１２に供給される原水を濃縮水出口５９に流す第２の流路４１ｂと、第１の流路４１ａと第２の流路４１ｂとを切り替える切替弁８４とを具備することで、逆浸透膜モジュール１２への原水の導入方向を適宜、切り替えることが可能となる。これにより、網目スペーサー５４で形成される流路全体に原水がまんべんなく流れることができ、濃縮水出口５９側の網目スペーサー５４における原水の偏流や滞留が減少され、細菌の繁殖やエンドトキシンの発生がさらに抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】従来の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】逆浸透膜モジュールの一例を示す斜視および一部断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 原水タンク
１２ 逆浸透膜モジュール（精製手段）
１３ 精製水タンク
５０ 逆浸透膜
６１ ナノ濾過膜モジュール（軟水化手段）
６３ 薬液タンク兼一時貯留タンク（一時貯留手段）
７４ 精製水返送ライン
９０ 温度調節手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療用途、特に、人工透析などに使用される精製水を製造する精製水製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工透析において使用される透析液としては、透析液の原液を高純度の精製水で希釈したものが使用される。この人工透析用の精製水には、カルシウム、鉄などの２価の陽イオン、塩素、細菌類、不純物などを含まないことが要求される。
そのため、人工透析用の精製水は、水道水などの原水を軟水化装置（前処理装置）で軟水化し、活性炭などで残留塩素を除去した後、さらに逆浸透膜（ＲＯ膜）モジュールで細菌類、不純物などを濾過によって取り除くことで製造される。
【０００３】
図２は、人工透析などに使用される精製水を製造する従来の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
この精製水製造装置は、水道などから供給される原水を貯留する原水タンク１０と、原水タンク１０から送られる原水を軟水化するイオン交換樹脂および原水中の残留塩素を除去する活性炭が収納された前処理装置１１と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る、並列に配置された逆浸透膜モジュール１２，１２とを具備する。また、精製水を貯留する精製水タンク１３と、精製水タンク１３内の精製水を殺菌する紫外線ランプ１４と、逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３を洗浄・消毒する薬液を貯留する薬液タンク１５とを具備する。
【０００４】
また、この精製水製造装置は、一端が原水タンク１０に接続し、他端が前処理装置１１に接続し、途中に電動弁２０およびこれより下流側に原水ポンプ３０が設けられた原水供給ライン４０と、一端が前処理装置１１に接続し、他端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、途中に電動弁２１およびこれより下流側に加圧ポンプ３１が設けられた軟水移送ライン４１とを具備する。また、一端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、他端が精製水タンク１３に接続し、途中に逆止弁２２，２２が設けられた精製水移送ライン４２と、一端が精製水タンク１３に接続し、途中に送水ポンプ３３およびこれより下流側に電動弁２３が設けられた精製水送水ライン４３と、一端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、途中に流量調整弁２４およびこれより下流側に電動弁２５が設けられた濃縮水排出ライン４４とを具備する。
【０００５】
さらに、この精製水製造装置は、一端が濃縮水排出ライン４４の流量調整弁２４と電動弁２５との間から分岐し、他端が電動弁２１と加圧ポンプ３１との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁２６およびこれより下流側に逆止弁２７が設けられた濃縮水返送ライン４５と、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、他端が精製水タンク１３に接続する精製水循環ライン４６と、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、途中に電動弁２８が設けられた精製水排出ライン４７とを具備する。また、一端が薬液タンク１５に接続し、他端が電動弁２１と加圧ポンプ３１との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁２９が設けられた薬液供給ライン４８と、これら電動弁、流量調整弁、各ポンプに電気的に接続してこれらの制御を行う制御部（図示略）を具備して概略構成されるものである。
【０００６】
この精製水製造装置においては、精製水中に塩素が残留していないため、精製水タンク１３に貯留される精製水に細菌が繁殖する可能性がある。そのため、精製水タンク１３中の精製水が滞留して細菌が繁殖しやすい環境とならないように、精製水循環ライン４６によって精製水タンク１３中の精製水を常時流動させたり、精製水タンク１３に殺菌用の紫外線ランプ１４を設けたりしている。また、定期的に薬液タンク１５から薬液を逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３に流し、逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３の洗浄・消毒を行っている。
【０００７】
ところで、近年、細菌の死骸から発生するエンドトキシンなどの発熱因子による精製水の汚染が重要視されてきている。このエンドトキシンは、紫外線ランプ１４で精製水を殺菌しても精製水中に残留する。エンドトキシンの発生を抑制するためには、精製水タンク１３の無菌状態を高度に常時保つ必要がある。また、これと同時に、前処理装置１１および逆浸透膜モジュール１２においても細菌の繁殖やエンドトキシンの発生への対処が必要となってきている。
【０００８】
例えば、前処理装置１１においては、イオン交換樹脂によって原水の滞留が起こりやすく、細菌が繁殖する可能性がある。逆浸透膜モジュール１２においては、構造上、該モジュール内に偏流を生じやすかったり、滞留気味になりやすく、細菌が繁殖する可能性がある。また、夜間など精製水を製造しないときには、逆浸透膜モジュール１２、精製水タンク１３およびその周辺の配管（ライン）に滞留水が発生し、細菌が繁殖する可能性がある。
滞留水中の細菌の繁殖を防止するためには、精製水を製造しないときに滞留水を抜液することが有効であるが、イオン交換樹脂、逆浸透膜モジュールは、乾燥させると性能が低下する場合がある。
【０００９】
精製水を製造しないときに、逆浸透膜モジュールに精製水を滞留させない精製水製造装置としては、逆浸透膜モジュールから排出される精製水を原水タンクに戻す返送ラインを設け、原水タンクと逆浸透膜モジュールとの間で原水および精製水を循環させる装置が、特許文献１に提案されている。
しかしながら、この精製水製造装置においては、原水および精製水を循環させている間、原水が前処理装置を通過することになるので、前処理装置の負荷が大きくなり、イオン交換樹脂の寿命が短くなるという問題があった。
【００１０】
また、精製水を製造しないときに、逆浸透膜モジュールおよび精製水タンクに精製水を滞留させない精製水製造装置としては、精製水タンクの精製水を逆浸透膜モジュール上流の加圧ポンプの吸い込み側に戻す返送ラインを設け、逆浸透膜モジュールと精製水タンクとの間で精製水を循環させる装置が、特許文献２に提案されている。また、精製水を製造しないときに、逆浸透膜モジュールに精製水を滞留させない精製水製造装置としては、逆浸透膜モジュールから排出される精製水を逆浸透膜モジュール上流の加圧ポンプの吸い込み側に戻す返送ラインを設け、逆浸透膜モジュールの精製水を循環させる装置が、特許文献３に提案されている。
【００１１】
しかしながら、特許文献２および特許文献３の装置においては、通常の運転時に、弁の不調などによって返送ラインを原水が逆流し、原水が精製水タンクや逆浸透膜モジュールの２次側（精製水側）に流入し、精製水を汚染してしまうおそれがあった。
【００１２】
また、従来の精製水製造装置においては、前処理装置１１のイオン交換樹脂の能力が低下したときに、イオン交換樹脂の再生を行う必要があった。このイオン交換樹脂の再生のためには、前処理装置１１にイオン交換樹脂再生用の薬剤を供給するための再生塩タンク１６を別途設ける必要があり、また、イオン交換樹脂の再生時期の管理、薬剤の調製、イオン交換樹脂の再生操作などが必要となり、前処理装置１１の維持管理に多大な労力が必要であるという問題もあった。
【００１３】
前処理装置の維持管理の労力を低減でき、かつ、逆浸透膜モジュールおよび精製水タンクに精製水を滞留させない精製水製造装置として、特許文献４の精製水製造装置が提案されている。特許文献４の精製水製造装置は、ナノ濾過膜モジュールを逆浸透膜モジュールの上流に設けることで、原水を軟水化し、かつ、下流への細菌とエンドトキシンの流入を防止すると同時に、貯留手段の精製水を精製手段の上流側に返送する返送ラインと、返送ラインの途中で返送される精製水を一時貯留する一時貯留手段とを設け、精製水を製造しないときに逆浸透膜モジュールの精製水を循環させることで、滞留水の発生による細菌の繁殖やエンドトキシンの発生を抑制している。
【特許文献１】特開２０００−５３００号公報
【特許文献２】特開２００１−９６９号公報
【特許文献３】特開２００１−２９３４７１号公報
【特許文献４】特開２００４−８９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献４の装置に用いられているナノ濾過膜および逆浸透膜は、膜の性質上、水温１℃の低下で透過水流量（ｆｌｕｘ）が２〜３％低下するため、精製水の製造量が水温変化の影響を受けやすいという問題があった。特に、水温が低下する冬場は、精製水の製造量が低下しやすく、必要とされる精製水の製造量が安定して確保されにくかった。
本発明は前記課題に鑑みてなされたものであって、装置内における原水や精製水の滞留が低減され、細菌の繁殖およびエンドトキシンの発生が抑えられると同時に、装置の維持管理が容易であり、かつ、原水の水温が変化しても安定した精製水の製造量が確保できる精製水製造装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、本発明の精製水製造装置は、以下の構成を採用した。
（１）原水を温度調節する温度調節手段と、原水をナノ濾過膜によって軟水化する軟水化手段と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段とを具備することを特徴とする。
（２）前記温度調節手段が、原水を貯留する原水タンクに設けられていることを特徴とする（１）に記載の精製水製造装置。
（３）原水を温度調節する温度調節手段と、原水をナノ濾過膜によって軟水化する軟水化手段と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段と、精製水を貯留する貯留手段と、貯留手段の精製水を精製手段の上流側に返送する返送ラインと、返送ラインの途中で返送される精製水を一時貯留する一時貯留手段とを具備することを特徴とする精製水製造装置。
（４）前記温度調節手段が、原水を貯留する原水タンクに設けられていることを特徴とする（３）に記載の精製水製造装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の精製水製造装置によると、装置内における原水の滞留が低減され、細菌の繁殖およびエンドトキシンの発生を抑えることができ、しかも、軟水化手段の維持管理が容易であり、さらには、原水の水温が変化しても安定した精製水の製造量が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の精製水製造装置を説明する。
図１は、本発明の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
この精製水製造装置は、水道などから供給される原水を温度調節する温度調節手段９０と、原水を貯留する原水タンク１０と、原水タンク１０から送られる原水中の残留塩素を除去する活性炭が収納された活性炭フィルタ６０と、ナノ濾過膜エレメントが収納されたナノ濾過膜モジュール６１（軟水化手段）と、軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る、並列に配置された逆浸透膜モジュール１２，１２（精製手段）と、精製水を貯留する精製水タンク１３（貯留手段）と、精製水タンク１３内の精製水を殺菌する紫外線ランプ１４と、薬洗時に逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３を洗浄・消毒する薬液を貯留する薬液タンク兼一時貯留タンク６３（一時貯留手段）とを具備する。
【００１８】
さらに、この精製水製造装置は、一端が水道や貯水タンクなどに接続し、他端が温度調節手段９０に接続する原水供給ライン９１と、一端が温度調節手段９０に接続し、他端が原水タンク１０に接続する原水供給ライン９２と、一端が原水タンク１０に接続し、他端が活性炭フィルタ６０に接続し、途中に電動弁２０およびこれより下流側に原水ポンプ３０が設けられた原水供給ライン４０と、一端が活性炭フィルタ６０に接続し、他端がナノ濾過膜モジュール６１に接続する原水移送ライン７０とを具備する。また、一端がナノ濾過膜モジュール６１に接続し、他端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、途中に電動弁２１およびこれより下流側に加圧ポンプ３１が設けられた軟水移送ライン４１と、一端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、他端が精製水タンク１３に接続し、途中に逆止弁２２，２２が設けられた精製水移送ライン４２と、一端が精製水タンク１３に接続し、途中に送水ポンプ３３およびこれより下流側に電動弁２３が設けられた精製水送水ライン４３とを具備する。また、一端が逆浸透膜モジュール１２，１２に接続し、途中に流量調整弁２４およびこれより下流側に電動弁２５が設けられた濃縮水排出ライン４４と、一端が濃縮水排出ライン４４の流量調整弁２４と電動弁２５との間から分岐し、他端が電動弁２１と加圧ポンプ３１との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁２６およびこれより下流側に逆止弁２７が設けられた濃縮水返送ライン４５と、一端が濃縮水排出ライン４４の電動弁２５よりも下流側から分岐し、他端が原水タンク１０に接続し、途中に電動弁８０が設けられた濃縮水返送ライン７１とを具備する。
【００１９】
また、この精製水製造装置は、一端がナノ濾過膜モジュール６１に接続し、途中に流量調整弁８１が設けられた濃縮水排出ライン７２と、一端が濃縮水排出ライン７２の流量調整弁８１よりも下流側から分岐し、他端が電動弁２０と原水ポンプ３０との間の原水供給ライン４０に接続し、途中に逆止弁８２が設けられた濃縮水返送ライン７３とを具備する。また、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、他端が精製水タンク１３に接続する精製水循環ライン４６と、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、途中に電動弁２８が設けられた精製水排出ライン４７と、これら電動弁、流量調整弁、各ポンプに電気的に接続してこれらの制御を行う制御部（図示略）を具備して概略構成されるものである。
また、この精製水製造装置は、一端が精製水送水ライン４３の送水ポンプ３３と電動弁２３との間から分岐し、他端が薬液タンク兼一時貯留タンク６３に接続し、途中に電動弁８３が設けられた精製水返送ライン７４と、一端が薬液タンク兼一時貯留タンク６３に接続し、他端が電動弁２１と加圧ポンプ３１との間の軟水移送ライン４１に接続し、途中に電動弁２９が設けられた薬液供給ライン４８とを具備する。
【００２０】
ここで、軟水移送ライン４１は、加圧ポンプ３１と逆浸透膜モジュール１２，１２との間において、逆浸透膜モジュール１２，１２の原水入口５７，５７に原水を流す第１の流路４１ａと、逆浸透膜モジュール１２，１２の濃縮水出口５９，５９に原水を流す第２の流路４１ｂとに分岐し、これら流路の分岐点には切替弁８４が設けられている。また、濃縮水排出ライン４４は、逆浸透膜モジュール１２，１２と流量調整弁２４との間において、逆浸透膜モジュール１２，１２の濃縮水排出口５９，５９から排出される濃縮水を流す第１の流路４４ａと、逆浸透膜モジュール１２，１２の原水入口５７，５７から排出される濃縮水を流す第２の流路４４ｂとに分岐し、これら流路の合流点には切替弁８５が設けられている。また、原水入口５７付近における第１の流路４１ａおよび第２の流路４４ｂには共通の配管が使用され、濃縮水排出口５９付近における第２の流路４１ｂおよび第１の流路４４ａには共通の配管が使用されている。
【００２１】
温度調節手段９０としては、公知の電気ヒータ、熱交換器、温水や冷水を混合する混合弁などを用いることができ、これらを組み合わせて用いてもよい。なお、図示しないが、温度調節手段９０は、原水タンク１０に設けられていてもよい。
【００２２】
逆浸透膜モジュール１２としては、図３に示すような、複数の集水孔５１が形成された集水管５２を中心に、多重の逆浸透膜５０を円柱状に巻いて逆浸透膜エレメント５５とし、この逆浸透膜エレメント５５を円筒状のケーシング５６に収納した、いわゆるスパイラル型逆浸透膜モジュールが通常使用される。逆浸透膜エレメント５５について、より詳しくは、二つ折りにした逆浸透膜５０の間に通液性支持繊維５３を挟んだ状態で、逆浸透膜５０の重なった３辺を接着する。そして、この通液性支持繊維５３を内包した逆浸透膜５０に、さらに網目スペーサー５４を重ねてから、集水管５２に対して多重に巻きつけていくことによって逆浸透膜エレメント５５が形成される。
【００２３】
この逆浸透膜モジュール１２において、原水は、逆浸透膜エレメント５５の一方の端面側に形成される原水入口５７に導入され、網目スペーサー５４で形成される流路を流れる。この間に原水の一部は、逆浸透膜５０を透過して精製水となり、通液性支持繊維５３で形成された流路を通って集水管５２に導かれ、集水管５２端部の透過水出口５８から排出される。一方、逆浸透膜５０を透過しなかった原水は、濃縮水となって逆浸透膜エレメント５５の他方の端面側に形成される濃縮水排出口５９から排出される。
【００２４】
なお、本発明における逆浸透膜モジュールは、このスパイラル型逆浸透膜モジュールに限定はされず、原水を、逆浸透膜を透過した精製水と逆浸透膜を透過しない濃縮水とに分離できるものであれば、いずれのものも使用できる。
なお、逆浸透膜モジュール１２は、図１の例では２本を並列にして用いているが、必要な水量に応じた本数を用いればよい。
逆浸透膜５０は、精製水製造装置で通常使用されている逆浸透膜を用いればよく、特に限定はされない。その材質としては、例えば、ポリアミド、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。
【００２５】
ナノ濾過膜モジュール６１は、図３に示す逆浸透膜モジュール１２と同じ構造を有するモジュールであり、集水管のまわりにナノ濾過膜を巻き回した円柱状のナノ濾過膜エレメントを円筒状のケーシングに収納したものであり、原水入口から導入された原水を、ナノ濾過膜を透過した軟水と、ナノ濾過膜を透過しない濃縮水とに分離するものである。
【００２６】
ここで、ナノ濾過膜（ＮＦ膜、マイクロフィルターともいう）とは、限外濾過膜（ＵＦ膜）と逆浸透膜（ＲＯ膜）との中間の細孔径を持ち、かつ膜素材表面に荷電を持つ膜のことを指し、さらにＩＵＰＡＣの定義｛Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，１２０，１４９−１５９（１９９６）に記載された「膜および膜プロセス用語（１９９６ ＩＵＰＡＣ推奨）」｝によると、ナノ濾過膜とは「２ｎｍより小さい程度の粒子や高分子が阻止される圧力駆動の膜分離プロセス」とされている（ちなみに、精密濾過膜（ＭＦ膜）は０．１μｍより大きいもの、限外濾過膜（ＵＦ膜）は０．１μｍ〜２ｎｍの範囲のものを阻止できる膜とされている）。すなわち、ナノ濾過膜は、細孔による分離（サイズ分離）と膜表面の荷電と溶質中のイオン成分との電気的相互作用による分離効果とが組み合わされて、その膜固有の阻止性能、透過性能を示すものである。
【００２７】
本発明においては、ポリアミドを材質として用いたナノ濾過膜（以下、ポリアミド系ナノ濾過膜と記す）を使用するのが好ましい。ポリアミド系ナノ濾過膜は、膜素材表面にマイナスの固定荷電を有するので、一般的なナノ濾過膜である酢酸セルロース系、ポリスルホン系、ポリアクリロニトリル系に比べ、２価以上の陽イオン、特にカルシウムイオンやマグネシウムイオンなどの硬度成分の除去能力が高く、原水の軟水化に最適である。また、ポリアミド系ナノ濾過膜は、イオン交換樹脂に比べ、原水の滞留が少ないので、細菌が繁殖しにくい。また、ポリアミド系ナノ濾過膜は、２ｎｍより小さい程度の粒子や高分子を阻止できるので、エンドトキシンの除去が可能である。また、ポリアミド系ナノ濾過膜は、一般的なナノ濾過膜である酢酸セルロース系に比べ、透過水流量を多く確保でき、使用できるｐＨ範囲・温度範囲が広く、エンドトキシンの除去能力が高く、耐薬品性が高い。
なお、逆浸透膜としてポリアミドを用いる場合、前記温度調節手段により、原水タンク内の原水温度を２５℃〜４５℃とすると、耐熱性ポリアミドを用いずとも、より好適に本願発明の効果が得られるので好ましい。
【００２８】
原水ポンプ３０、加圧ポンプ３１および送水ポンプ３３に使用される高圧ポンプとしては、精製水製造装置で通常使用されているものであれば特に限定はされず、例えば、多段渦巻ポンプ、プランジャーポンプなどを用いることができる。
【００２９】
制御部は、処理部と、インターフェイス部と、カレンダータイマとから概略構成される。制御部は、温度調節手段９０の温度調節と、活性炭フィルタ６０、ナノ濾過膜モジュール６１および逆浸透膜モジュール１２への原水の供給開始と、これらへの原水の供給停止と、逆浸透膜モジュール１２−精製水タンク１３−薬液タンク兼一時貯留タンク６３−逆浸透膜モジュール１２の順に巡る精製水の循環と、薬液タンク兼一時貯留タンク６３から逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３への薬液の供給開始と、逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３からの薬液および精製水の排出開始とを制御し、かつ、これらの制御をカレンダータイマに設定された任意の日時に行うことができるものである。
前記温度調節は、温度調節手段９０より上流側、すなわち原水供給ライン９１に温度センサを設け、水道などから供給される原水の水温を測定し、その測定値に基づいて、制御部が温度調節手段９０のオン・オフおよび／または強弱を調整することで行われる。原水は、温度調節手段９０によって、好ましくは２５℃程度に温度調節される。
【００３０】
前記カレンダータイマは、年月日および時刻を管理する時計部と、精製水製造装置の運転スケジュールを記憶する記憶部とを具備してなり、記憶部に記憶された設定日時に電気信号を発信できるようにされている。
前記インターフェイス部は、各ラインに設けられたすべての弁、ポンプと処理部との間を電気的に接続するものである。
前記処理部は、カレンダータイマからの電気信号や処理部に入力された操作信号に基づいて、各ラインに設けられた弁の開閉およびポンプの運転の開始、停止を制御するものである。
【００３１】
なお、この処理部は、専用のハードウエアにより実現されるものであってもよく、メモリおよび中央演算装置（ＣＰＵ）によって構成され、処理部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することにより、その機能を実現させるものであってもよい。
また、制御部には、周辺機器として、入力装置、表示装置などが接続されるものとする。ここで、入力装置とは、ディスプレイタッチパネル、スイッチパネル、キーボードなどの入力デバイスのことをいい、表示装置とは、ＣＲＴや液晶表示装置のことをいう。
【００３２】
次に、この精製水製造装置を用いた精製水の製造方法について説明する。
精製水を製造するときは、精製水排出ライン４７の電動弁２８、精製水返送ライン７４の電動弁８３、および薬液供給ライン４８の電動弁２９は閉じられ、その他の電動弁は開かれている。また、精製水の製造を開始するときには、軟水移送ライン４１は、切替弁８４によって第１の流路４１ａが選択され、濃縮水排出ライン４４は、切替弁８５によって第１の流路４４ａが選択されている。
【００３３】
水道などから供給される原水は、原水供給ライン９１を通り、温度調節手段９０に供給される。温度調節手段９０で温度調節された原水は、原水供給ライン９２を通り、原水タンク１０に貯留される。原水タンク１０から原水供給ライン４０を通って供給された原水は、原水ポンプ３０によって昇圧された後、活性炭フィルタ６０に通される。活性炭フィルタ６０にて原水中の残留塩素を除去された原水は、原水移送ライン７０を通ってナノ濾過膜モジュール６１に供給される。ナノ濾過膜モジュール６１に供給された原水の一部は、ナノ濾過膜を透過して軟水化される。一方、ナノ濾過膜を透過しなかった残りの原水は濃縮水となり、一部の濃縮水は濃縮水排出ライン７２から分岐した濃縮水返送ライン７３を通って原水供給ライン４０に戻されて原水として再利用され、残りの濃縮水は濃縮水排出ライン７２を通って装置外に排出される。このとき、ナノ濾過膜モジュール６１内の原水圧力の調整は、流量調整弁８１によって行われる。
【００３４】
ナノ濾過膜モジュール６１にて軟水化された原水は、軟水移送ライン４１の加圧ポンプ３１によって昇圧された後、第１の流路４１ａを通って逆浸透膜モジュール１２，１２に供給される。逆浸透膜モジュール１２に供給された原水の一部は、逆浸透膜を透過して精製水となり、精製水移送ライン４２を通って精製水タンク１３に貯留される。一方、逆浸透膜を透過しなかった残りの原水は濃縮水となり、一部の濃縮水は濃縮水排出ライン４４から分岐した濃縮水返送ライン４５を通って軟水移送ライン４１に戻されて軟水化された原水として再利用され、一部の濃縮水は濃縮水排出ライン４４から分岐した濃縮水返送ライン７１を通って原水タンク１０に戻されて原水として再利用され、残りの濃縮水は濃縮水排出ライン４４を通って装置外に排出される。このとき、逆浸透膜モジュール１２内の原水圧力の調整は、流量調整弁２４によって行われる。
【００３５】
精製水タンク１３に貯留された精製水は、送水ポンプ３３を駆動させることによって精製水送水ライン４３から装置外に送水され、人工透析用の希釈水などとして使用される。
また、精製水タンク１３に貯留された精製水は、常時駆動されている送水ポンプ３３によって、精製水送水ライン４３から取り出された後、精製水循環ライン４６を経て精製水タンク１３に返送されており、絶えず流動状態にある。さらに、精製水タンク１３に貯留された精製水は、紫外線ランプ１４によって、常時殺菌処理されている。
【００３６】
また、制御部のカレンダータイマに記憶された一定時間ごと、または利用者の切り替え操作によって、切替弁８４および切替弁８５を切り替え、軟水移送ライン４１として第２の流路４１ｂを選択し、濃縮水排出ライン４４として第２の流路４４ｂを選択して、逆浸透膜モジュール１２への原水の導入方向および逆浸透膜モジュール１２からの濃縮水の排出方向出口を切り替えることも可能である。
【００３７】
次に、精製水製造装置が精製水を製造しないときについて説明する。
夜間、休日など精製水を使わない日時が設定された制御部のカレンダータイマからの停止信号、または利用者の停止操作に基づいて、制御部は、温度調節手段９０および原水ポンプ３０の運転を停止し、原水供給ライン４０の電動弁２０、軟水移送ライン４１の電動弁２１、精製水送水ライン４３の電動弁２３および濃縮水排出ライン４４の電動弁２５を閉じて、精製水の製造を停止させる。
【００３８】
これと同時に、制御部は、精製水返送ライン７４の電動弁８３および薬液供給ライン４８の電動弁２９を開く。これにより、精製水タンク１３に貯留された精製水は、常時駆動されている送水ポンプ３３によって、精製水送水ライン４３から取り出された後、精製水返送ライン７４を経て薬液タンク兼一時貯留タンク６３に返送され、薬液タンク兼一時貯留タンク６３にて一時貯留される。なお、薬液タンク兼一時貯留タンク６３は、装置の薬洗時以外は、空の状態とされている。薬液タンク兼一時貯留タンク６３の精製水は、さらに薬液供給ライン４８を通って軟水移送ライン４１に返送される。
【００３９】
軟水移送ライン４１に返送された精製水は、軟水移送ライン４１の加圧ポンプ３１によって昇圧された後、第１の流路４１ａ（または第２の流路４１ｂ）を通って逆浸透膜モジュール１２，１２に供給される。逆浸透膜モジュール１２に供給された精製水の一部は、逆浸透膜を透過し、精製水移送ライン４２を通って精製水タンク１３に送られる。一方、逆浸透膜を透過しなかった残りの精製水は、濃縮水排出ライン４４から分岐した濃縮水返送ライン４５を通って軟水移送ライン４１に戻され、再度、逆浸透膜モジュール１２，１２に供給される。
【００４０】
このように、精製水製造装置が精製水を製造しないとき、精製水タンク１３内の精製水は、送水ポンプ３３、薬液タンク兼一時貯留タンク６３、加圧ポンプ３１、逆浸透膜モジュール１２の順に送られ、再び精製水タンク１３に戻される。すなわち、精製水は、精製水タンク１３−送水ポンプ３３−薬液タンク兼一時貯留タンク６３−加圧ポンプ３１−逆浸透膜モジュール１２−精製水タンク１３の順に絶えず循環している。
【００４１】
以上説明したような精製水製造装置にあっては、軟水化手段として、従来のイオン交換樹脂を備えた前処理装置の代わりに、ナノ濾過膜モジュール６１を用いているので、原水の滞留を低減でき、細菌が繁殖しにくい。また、原水中の細菌やエンドトキシンも除去される。また、ナノ濾過膜モジュール６１によって原水の軟水化を行うので、イオン交換樹脂および再生塩タンクが不要で、これに伴いイオン交換樹脂の再生時期の管理、薬剤の調製、イオン交換樹脂の再生操作なども不要となり、装置の維持管理が容易となり、さらに、装置の小型化も達成できる。また、ナノ濾過膜モジュール６１によって原水中のエンドトキシンをはじめ、細菌類、不純物の除去を行うので、逆浸透膜モジュール１２の負担が軽減され、逆浸透膜モジュール１２を薬洗する頻度を減らすことができる。
【００４２】
また、この精製水製造装置にあっては、温度調節手段９０により原水の温度が常に一定になるように温度調節されているので、ナノ濾過膜および逆浸透膜の透過水流量を一定に保つことができる。ゆえに、季節などによる水温の変化に左右されること無く、年間を通じて安定した精製水の製造量を確保できる。
【００４３】
また、この精製水製造装置にあっては、精製水タンク１３の精製水を逆浸透膜モジュール１２や加圧ポンプ３１よりも上流側に返送する返送ライン（精製水返送ライン７４および薬液供給ライン４８）を具備することで、精製水を製造しないときに、精製水製造装置内に精製水を循環させることができる。これにより、精製水を製造しないときであっても、加圧ポンプ３１、逆浸透膜モジュール１２、精製水タンク１３、送水ポンプ３３、およびこれらを接続する各ラインに滞留水が発生することがなく、細菌の繁殖やエンドトキシンの発生をさらに抑えることが可能となる。また、返送ラインの途中に薬液タンク兼一時貯留タンク６３が設けられていれば、薬液供給ライン４８の電動弁２９に不調が生じ、薬液供給ライン４８を原水が逆流した場合であっても、原水が薬液タンク兼一時貯留タンク６３に溜まるので、精製水返送ライン７４を通って原水が精製水タンク１３や逆浸透膜モジュール１２の２次側（精製水側）に流入し、精製水を汚染してしまうことがない。また、返送ラインによって、薬洗時の薬液を循環させることができ、同時に逆浸透膜モジュール１２および精製水タンク１３を洗浄・消毒することも可能となる。
【００４４】
また、この精製水製造装置にあっては、逆浸透膜モジュール１２に供給される原水を原水入口５７に流す第１の流路４１ａと、逆浸透膜モジュール１２に供給される原水を濃縮水出口５９に流す第２の流路４１ｂと、第１の流路４１ａと第２の流路４１ｂとを切り替える切替弁８４とを具備することで、逆浸透膜モジュール１２への原水の導入方向を適宜、切り替えることが可能となる。これにより、網目スペーサー５４で形成される流路全体に原水がまんべんなく流れることができ、濃縮水出口５９側の網目スペーサー５４における原水の偏流や滞留が減少され、細菌の繁殖やエンドトキシンの発生がさらに抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】従来の精製水製造装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】逆浸透膜モジュールの一例を示す斜視および一部断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 原水タンク
１２ 逆浸透膜モジュール（精製手段）
１３ 精製水タンク
５０ 逆浸透膜
６１ ナノ濾過膜モジュール（軟水化手段）
６３ 薬液タンク兼一時貯留タンク（一時貯留手段）
７４ 精製水返送ライン
９０ 温度調節手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を温度調節する温度調節手段と、
原水をナノ濾過膜によって軟水化する軟水化手段と、
軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段とを具備することを特徴とする精製水製造装置。
【請求項２】
前記温度調節手段が、原水を貯留する原水タンクに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の精製水製造装置。
【請求項３】
原水を温度調節する温度調節手段と、
原水をナノ濾過膜によって軟水化する軟水化手段と、
軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段と、
精製水を貯留する貯留手段と、
貯留手段の精製水を精製手段の上流側に返送する返送ラインと、
返送ラインの途中で返送される精製水を一時貯留する一時貯留手段とを具備することを特徴とする精製水製造装置。
【請求項４】
前記温度調節手段が、原水を貯留する原水タンクに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の精製水製造装置。
【請求項１】
原水を温度調節する温度調節手段と、
原水をナノ濾過膜によって軟水化する軟水化手段と、
軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段とを具備することを特徴とする精製水製造装置。
【請求項２】
前記温度調節手段が、原水を貯留する原水タンクに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の精製水製造装置。
【請求項３】
原水を温度調節する温度調節手段と、
原水をナノ濾過膜によって軟水化する軟水化手段と、
軟水化された原水を逆浸透膜で濾過して精製水を得る精製手段と、
精製水を貯留する貯留手段と、
貯留手段の精製水を精製手段の上流側に返送する返送ラインと、
返送ラインの途中で返送される精製水を一時貯留する一時貯留手段とを具備することを特徴とする精製水製造装置。
【請求項４】
前記温度調節手段が、原水を貯留する原水タンクに設けられていることを特徴とする請求項３に記載の精製水製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２８６００（Ｐ２００９−２８６００Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９３４３７（Ｐ２００７−１９３４３７）
【出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（０００１７６７４１）三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社 (90)
【出願人】（５０４３４６２０４）エムアールシー・ホームプロダクツ株式会社 (57)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２５日（２００７．７．２５）
【出願人】（０００１７６７４１）三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社 (90)
【出願人】（５０４３４６２０４）エムアールシー・ホームプロダクツ株式会社 (57)
【Ｆターム（参考）】
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