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、得られる精製水の製造量を維持しつつ、活性炭の圧密化を防止することで活性炭フィルタの寿命を延命できる精製水製造装置。
【解決手段】原水を昇圧する第１の昇圧手段と、該第１の昇圧手段によって昇圧された原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する残留塩素除去手段と、残留塩素が除去された原水を昇圧する、前記第１の昇圧手段とは異なる第２の昇圧手段と、該第２の昇圧手段によって昇圧された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。
【解決手段】原水を昇圧する第１の昇圧手段と、該第１の昇圧手段によって昇圧された原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する残留塩素除去手段と、残留塩素が除去された原水を昇圧する、前記第１の昇圧手段とは異なる第２の昇圧手段と、該第２の昇圧手段によって昇圧された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。
【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、残留塩素、細菌類、不純物などを含まないことが要求される。
このような精製水を得るために、従来の精製水製造装置においては、活性炭を用いた前処理手段によって原水中の残留塩素を除去し、イオン交換樹脂を用いた前処理手段によって原水を軟水化し、さらに、原水を逆浸透膜（ＲＯ膜）モジュールに通水し、細菌類、不純物等を濾過することで精製水を製造している。
【０００３】
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、紫外線ランプを用いて精製水を殺菌しても精製水中に残留する。また、イオン交換樹脂を用いた前処理手段は、原水の滞留が起こりやすく、細菌の繁殖やエンドトキシンが発生する可能性がある。さらに、逆浸透膜モジュールにおいては、その構造上、該モジュール内に偏流を生じたり、滞留気味になりやすく、細菌の繁殖やエンドトキシンが発生する可能性がある。
特に、夜間など精製水を製造しないときには、装置内の各所に滞留水が発生し、これらの問題が顕著となる。精製水を製造しないときに装置内の滞留水を抜液すれば、細菌の繁殖やエンドトキシンの発生を回避されるものの、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。
【０００４】
また、従来の精製水製造装置においては、前処理手段に使用している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、前処理手段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、装置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。
【０００５】
そこで、前処理手段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の流路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１の精製水製造装置が提案されている。特許文献１の精製水製造装置は、図２に示すように、従来広く用いられてきたイオン交換樹脂の代わりに、ナノ濾過膜モジュール６１を逆浸透膜モジュール１２の上流に設けることにより、前記問題を解決している。
この装置は、原水タンク１０から送水される原水を、原水ポンプ３０で昇圧してから活性炭フィルタ６０に供給し、原水中の残留塩素を除去する。そして、残留塩素が除去された原水を、ナノ濾過膜モジュール６１に通水して軟水化し、かつ、下流への細菌とエンドトキシンの流入を防止する。そして、この軟水化された原水を、逆浸透膜モジュール１２に供給して、細菌類、不純物等を濾過し、得られた精製水を精製水タンク１３に貯留する。そして、貯留された精製水は、精製水送水ライン４３を通じて提供される。
また、この装置は、精製水タンク１３に貯留された精製水を逆浸透膜モジュール１２の上流に返送する返送ライン７４と、返送ライン７４の途中で返送される精製水を一時貯留する薬液タンク兼一時貯留タンク６３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１２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。
この特許文献１の精製水製造装置において、充分な量の軟水化された原水を得るためには、一定以上に昇圧した原水をナノ濾過膜モジュール６１に供給することが必要である。このため、ナノ濾過膜モジュール６１に供給される原水には、原水ポンプ３０によって約０．６〜１．５ＭＰａ程度の圧力が掛けられる。
【特許文献１】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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の精製水製造装置では、原水ポンプ３０によって原水に高圧を掛けるため、原水ポンプ３０の下流にある活性炭フィルタ６０にも高圧が掛かり、活性炭フィルタ６０の内部に充填されている活性炭が圧密化（多孔構造が崩れて圧縮されること）し、活性炭の通水性が悪くなり、活性炭フィルタ６０の寿命が短命化する恐れがあった。これに対して、活性炭が圧密化しないように原水に掛ける圧力を低圧にすると、原水がナノ濾過膜を充分に透過できず、軟水化された原水の量が不充分となり、ひいては精製水の製造量が不充分となる。
本発明は、前記事情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、得られる精製水の製造量を維持しつつ、活性炭の圧密化を防止することで活性炭フィルタの寿命を延命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】
【０００７】
前記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
（１）原水を昇圧する第１の昇圧手段と、該第１の昇圧手段によって昇圧された原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する残留塩素除去手段と、残留塩素が除去された原水を昇圧する、前記第１の昇圧手段とは異なる第２の昇圧手段と、該第２の昇圧手段によって昇圧された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。
（２）第１の昇圧手段が低圧ポンプであり、第２の昇圧手段が高圧ポンプである（１）に記載の精製水製造装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の精製水製造装置によると、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、得られる精製水の製造量を維持しつつ、活性炭の圧密化を防止することで活性炭フィルタの寿命を延命できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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とを具備する。
【００１０】
さらに、この精製水製造装置は、一端が原水タンク１０に接続し、他端が活性炭フィルタ６０（残留塩素除去手段）に接続し、途中に電動弁２０およびこれより下流側に第１の原水ポンプ３２（第１の昇圧手段）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に接続し、途中に第２の原水ポンプ３４（第２の昇圧手段）が設けられた原水移送ライン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。
【００１１】
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、他端が活性炭フィルタ６０と原水ポンプ３４との間の原水移送ライン７０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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
第１の原水ポンプ３２（第１の昇圧手段）としては、活性炭フィルタ６０内の活性炭に圧密化を生じさせない観点から、原水に０．２〜０．４ＭＰａ程度の圧力を掛けることのできる低圧ポンプが好ましく用いられる。低圧ポンプとしては、例えば、単段渦巻ポンプ、単段タービンポンプ、カスケードポンプなどを用いることができる。
第２の原水ポンプ３４（第２の昇圧手段）としては、ナノ濾過膜モジュール６１を透過することのできる圧力を原水に掛ける観点から、原水に１．０〜１．５ＭＰａ程度の圧力を掛けることのできる高圧ポンプが好ましく用いられる。高圧ポンプとしては、例えば、多段渦巻ポンプ、多段タービンポンプ、ダイヤフラムポンプ、プランジャーポンプなどを用いることができる。
加圧ポンプ３１および送水ポンプ３３としては、高圧ポンプが用いられる。加圧ポンプとして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。
【００２０】
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、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、表示装置等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。
【００２３】
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。
【００２４】
水道などから供給される原水は、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、第１の原水ポンプ３２（第１の昇圧手段）によって昇圧される。原水ポンプ３２によって原水に掛けられる圧力は、約０．２〜０．４ＭＰａ程度が好ましい。圧力が前記範囲を超えると、活性炭の圧密化が生じ、活性炭フィルタ６０が短命化する。圧力が前記範囲を下回ると、活性炭フィルタ６０に原水が滞留しやすくなり、細菌の繁殖を招く恐れがある。
第１の原水ポンプ３２によって昇圧された原水は、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を通り、その途中に設けられた第２の原水ポンプ３４によって、下流にあるナノ濾過膜を透過できる圧力にまでさらに昇圧される。第２の原水ポンプ３４によって原水に掛けられる圧力は、約１．０〜１．５ＭＰａ程度が好ましい。圧力が前記範囲を超えると、ナノ濾過膜の強度低下の原因となる恐れがある。圧力が前記範囲を下回ると、原水がナノ濾過膜を透過しにくくなり、軟水化された原水の量が不充分となる。
第２の原水ポンプ３４によって昇圧された原水は、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、第１の原水ポンプ３２および第２の原水ポンプ３４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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
このように、精製水製造装置の精製水を製造しないときにおいては、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。
【００３２】
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の薬洗の頻度を減らすことができる。
【００３３】
また、この精製水製造装置にあっては、原水タンク１０と活性炭フィルタ６０とを結ぶ原水供給ライン４０に第１の原水ポンプ３２を設け、活性炭フィルタ６０とナノ濾過膜モジュール６１とを結ぶ原水移送ライン７０に第２の原水ポンプ３４を設けている。そして、活性炭フィルタ６０に供給する原水の圧力は、第１の原水ポンプ３２によって低圧とし、ナノ濾過膜モジュール６１に供給する原水の圧力は、第２の原水ポンプ３４によって高圧としているため、ナノ濾過膜モジュール６１によって軟水化された原水の量を維持しつつ、活性炭の圧密化を防止でき、活性炭フィルタ６０の寿命を延命できる。
【００３４】
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。
【００３５】
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、逆浸透膜モジュール１２において、原水が、濃縮水出口５９側の逆浸透膜エレメント５５において網目スペーサー５４で形成される流路全体をまんべんなく流れ、濃縮水出口５９側の偏流や滞留が減少し、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】
【００３６】
【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】
【００３７】
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
３２ 第１の原水ポンプ（第１の昇圧手段）
３４ 第２の原水ポンプ（第２の昇圧手段）
５０ 逆浸透膜
６０ 活性炭フィルタ（残留塩素除去手段）
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
【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、残留塩素、細菌類、不純物などを含まないことが要求される。
このような精製水を得るために、従来の精製水製造装置においては、活性炭を用いた前処理手段によって原水中の残留塩素を除去し、イオン交換樹脂を用いた前処理手段によって原水を軟水化し、さらに、原水を逆浸透膜（ＲＯ膜）モジュールに通水し、細菌類、不純物等を濾過することで精製水を製造している。
【０００３】
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、紫外線ランプを用いて精製水を殺菌しても精製水中に残留する。また、イオン交換樹脂を用いた前処理手段は、原水の滞留が起こりやすく、細菌の繁殖やエンドトキシンが発生する可能性がある。さらに、逆浸透膜モジュールにおいては、その構造上、該モジュール内に偏流を生じたり、滞留気味になりやすく、細菌の繁殖やエンドトキシンが発生する可能性がある。
特に、夜間など精製水を製造しないときには、装置内の各所に滞留水が発生し、これらの問題が顕著となる。精製水を製造しないときに装置内の滞留水を抜液すれば、細菌の繁殖やエンドトキシンの発生を回避されるものの、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。
【０００４】
また、従来の精製水製造装置においては、前処理手段に使用している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、前処理手段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、装置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。
【０００５】
そこで、前処理手段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の流路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１の精製水製造装置が提案されている。特許文献１の精製水製造装置は、図２に示すように、従来広く用いられてきたイオン交換樹脂の代わりに、ナノ濾過膜モジュール６１を逆浸透膜モジュール１２の上流に設けることにより、前記問題を解決している。
この装置は、原水タンク１０から送水される原水を、原水ポンプ３０で昇圧してから活性炭フィルタ６０に供給し、原水中の残留塩素を除去する。そして、残留塩素が除去された原水を、ナノ濾過膜モジュール６１に通水して軟水化し、かつ、下流への細菌とエンドトキシンの流入を防止する。そして、この軟水化された原水を、逆浸透膜モジュール１２に供給して、細菌類、不純物等を濾過し、得られた精製水を精製水タンク１３に貯留する。そして、貯留された精製水は、精製水送水ライン４３を通じて提供される。
また、この装置は、精製水タンク１３に貯留された精製水を逆浸透膜モジュール１２の上流に返送する返送ライン７４と、返送ライン７４の途中で返送される精製水を一時貯留する薬液タンク兼一時貯留タンク６３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１２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。
この特許文献１の精製水製造装置において、充分な量の軟水化された原水を得るためには、一定以上に昇圧した原水をナノ濾過膜モジュール６１に供給することが必要である。このため、ナノ濾過膜モジュール６１に供給される原水には、原水ポンプ３０によって約０．６〜１．５ＭＰａ程度の圧力が掛けられる。
【特許文献１】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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の精製水製造装置では、原水ポンプ３０によって原水に高圧を掛けるため、原水ポンプ３０の下流にある活性炭フィルタ６０にも高圧が掛かり、活性炭フィルタ６０の内部に充填されている活性炭が圧密化（多孔構造が崩れて圧縮されること）し、活性炭の通水性が悪くなり、活性炭フィルタ６０の寿命が短命化する恐れがあった。これに対して、活性炭が圧密化しないように原水に掛ける圧力を低圧にすると、原水がナノ濾過膜を充分に透過できず、軟水化された原水の量が不充分となり、ひいては精製水の製造量が不充分となる。
本発明は、前記事情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、得られる精製水の製造量を維持しつつ、活性炭の圧密化を防止することで活性炭フィルタの寿命を延命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】
【０００７】
前記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
（１）原水を昇圧する第１の昇圧手段と、該第１の昇圧手段によって昇圧された原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する残留塩素除去手段と、残留塩素が除去された原水を昇圧する、前記第１の昇圧手段とは異なる第２の昇圧手段と、該第２の昇圧手段によって昇圧された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。
（２）第１の昇圧手段が低圧ポンプであり、第２の昇圧手段が高圧ポンプである（１）に記載の精製水製造装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の精製水製造装置によると、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、得られる精製水の製造量を維持しつつ、活性炭の圧密化を防止することで活性炭フィルタの寿命を延命できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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とを具備する。
【００１０】
さらに、この精製水製造装置は、一端が原水タンク１０に接続し、他端が活性炭フィルタ６０（残留塩素除去手段）に接続し、途中に電動弁２０およびこれより下流側に第１の原水ポンプ３２（第１の昇圧手段）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に接続し、途中に第２の原水ポンプ３４（第２の昇圧手段）が設けられた原水移送ライン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。
【００１１】
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、他端が活性炭フィルタ６０と原水ポンプ３４との間の原水移送ライン７０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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
第１の原水ポンプ３２（第１の昇圧手段）としては、活性炭フィルタ６０内の活性炭に圧密化を生じさせない観点から、原水に０．２〜０．４ＭＰａ程度の圧力を掛けることのできる低圧ポンプが好ましく用いられる。低圧ポンプとしては、例えば、単段渦巻ポンプ、単段タービンポンプ、カスケードポンプなどを用いることができる。
第２の原水ポンプ３４（第２の昇圧手段）としては、ナノ濾過膜モジュール６１を透過することのできる圧力を原水に掛ける観点から、原水に１．０〜１．５ＭＰａ程度の圧力を掛けることのできる高圧ポンプが好ましく用いられる。高圧ポンプとしては、例えば、多段渦巻ポンプ、多段タービンポンプ、ダイヤフラムポンプ、プランジャーポンプなどを用いることができる。
加圧ポンプ３１および送水ポンプ３３としては、高圧ポンプが用いられる。加圧ポンプとして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。
【００２０】
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、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、表示装置等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。
【００２３】
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。
【００２４】
水道などから供給される原水は、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、第１の原水ポンプ３２（第１の昇圧手段）によって昇圧される。原水ポンプ３２によって原水に掛けられる圧力は、約０．２〜０．４ＭＰａ程度が好ましい。圧力が前記範囲を超えると、活性炭の圧密化が生じ、活性炭フィルタ６０が短命化する。圧力が前記範囲を下回ると、活性炭フィルタ６０に原水が滞留しやすくなり、細菌の繁殖を招く恐れがある。
第１の原水ポンプ３２によって昇圧された原水は、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を通り、その途中に設けられた第２の原水ポンプ３４によって、下流にあるナノ濾過膜を透過できる圧力にまでさらに昇圧される。第２の原水ポンプ３４によって原水に掛けられる圧力は、約１．０〜１．５ＭＰａ程度が好ましい。圧力が前記範囲を超えると、ナノ濾過膜の強度低下の原因となる恐れがある。圧力が前記範囲を下回ると、原水がナノ濾過膜を透過しにくくなり、軟水化された原水の量が不充分となる。
第２の原水ポンプ３４によって昇圧された原水は、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、第１の原水ポンプ３２および第２の原水ポンプ３４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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
このように、精製水製造装置の精製水を製造しないときにおいては、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。
【００３２】
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の薬洗の頻度を減らすことができる。
【００３３】
また、この精製水製造装置にあっては、原水タンク１０と活性炭フィルタ６０とを結ぶ原水供給ライン４０に第１の原水ポンプ３２を設け、活性炭フィルタ６０とナノ濾過膜モジュール６１とを結ぶ原水移送ライン７０に第２の原水ポンプ３４を設けている。そして、活性炭フィルタ６０に供給する原水の圧力は、第１の原水ポンプ３２によって低圧とし、ナノ濾過膜モジュール６１に供給する原水の圧力は、第２の原水ポンプ３４によって高圧としているため、ナノ濾過膜モジュール６１によって軟水化された原水の量を維持しつつ、活性炭の圧密化を防止でき、活性炭フィルタ６０の寿命を延命できる。
【００３４】
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。
【００３５】
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、逆浸透膜モジュール１２において、原水が、濃縮水出口５９側の逆浸透膜エレメント５５において網目スペーサー５４で形成される流路全体をまんべんなく流れ、濃縮水出口５９側の偏流や滞留が減少し、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】
【００３６】
【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】
【００３７】
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
３２ 第１の原水ポンプ（第１の昇圧手段）
３４ 第２の原水ポンプ（第２の昇圧手段）
５０ 逆浸透膜
６０ 活性炭フィルタ（残留塩素除去手段）
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を昇圧する第１の昇圧手段と、該第１の昇圧手段によって昇圧された原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する残留塩素除去手段と、残留塩素が除去された原水を昇圧する、前記第１の昇圧手段とは異なる第２の昇圧手段と、該第２の昇圧手段によって昇圧された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】
第１の昇圧手段が低圧ポンプであり、第２の昇圧手段が高圧ポンプである請求項１に記載の精製水製造装置。
【請求項１】
原水を昇圧する第１の昇圧手段と、該第１の昇圧手段によって昇圧された原水を活性炭で濾過して残留塩素を除去する残留塩素除去手段と、残留塩素が除去された原水を昇圧する、前記第１の昇圧手段とは異なる第２の昇圧手段と、該第２の昇圧手段によって昇圧された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】
第１の昇圧手段が低圧ポンプであり、第２の昇圧手段が高圧ポンプである請求項１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２００９−３９６９６（Ｐ２００９−３９６９６Ａ）
【公開日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１０３５０（Ｐ２００７−２１０３５０）
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【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２６日（２００９．２．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１０日（２００７．８．１０）
【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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