特許 7636243 精製水製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-17

(45)【発行日】2025-02-26

(54)【発明の名称】精製水製造装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20250218BHJP

   A61M 1/16 20060101ALI20250218BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20250218BHJP

   B01D 65/02 20060101ALI20250218BHJP

   B01D 65/06 20060101ALI20250218BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 A

A61M1/16 167

B01D61/58

B01D65/02

B01D65/06

C02F1/44 J

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021067012

(22)【出願日】2021-04-12

(65)【公開番号】P2022162272

(43)【公開日】2022-10-24

【審査請求日】2024-03-22

(73)【特許権者】

【識別番号】591083299

【氏名又は名称】東レ・メディカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091384

【弁理士】

【氏名又は名称】伴 俊光

(74)【代理人】

【識別番号】100125760

【弁理士】

【氏名又は名称】細田 浩一

(72)【発明者】

【氏名】中野 裕久

【審査官】池田 周士郎

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０３０４８６４１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－１２０１２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０５８０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２２４４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ６１／００－７１／８２

Ａ６１Ｍ １／００－ １／３８

Ａ６１Ｍ ６０／００－６０／９０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原水から前処理水を得る前処理手段と、
前記前処理水を第１透過水と第１濃縮水とに分離する第１膜分離手段と、
第１透過水を第２透過水と第２濃縮水とに分離する第２膜分離手段と、
第２透過水を貯留する透過水タンクと、
第２透過水を第１膜分離手段の上流へ戻す第１返送ラインと、
第１返送ラインを開閉可能な第１返送弁と、
第２透過水を第２膜分離手段の上流へ戻す第２返送ラインと、
第２返送ラインを開閉可能な第２返送弁と、
第１透過水を、第２膜分離手段をバイパスして前記透過水タンクへ送るバイパスラインと、
前記バイパスラインを開閉可能なバイパス弁を備えた精製水製造装置であって、
第１返送ライン、第２返送ラインおよび前記バイパスラインを閉止した状態で精製水が製造され、前記バイパスラインを開放した状態で第１膜分離手段および第２膜分離手段が洗浄されることを特徴とする精製水製造装置。

【請求項2】

原水から前処理水を得る前処理手段と、
前記前処理水を第１透過水と第１濃縮水とに分離する第１膜分離手段と、
第１透過水を第２透過水と第２濃縮水とに分離する第２膜分離手段と、
第２透過水を貯留する透過水タンクと、
第２透過水を第１膜分離手段の上流へ戻す第１返送ラインと、
第１返送ラインを開閉可能な第１返送弁と、
第２透過水を第２膜分離手段の上流へ戻す第２返送ラインと、
第２返送ラインを開閉可能な第２返送弁と、
第１透過水を、第２膜分離手段をバイパスして前記透過水タンクへ送るバイパスラインと、
前記バイパスラインを開閉可能なバイパス弁を備えた精製水製造装置であって、
第１返送ライン、第２返送ラインおよび前記バイパスラインを閉止した状態で精製水が製造され、前記バイパスラインおよび第１返送ラインを開放した状態で第１洗浄用水を通水することにより第１膜分離手段が洗浄され、前記バイパスラインを閉止するとともに第２返送ラインを開放した状態で第２洗浄用水を通水することにより第２膜分離手段が洗浄されることを特徴とする精製水製造装置。

【請求項3】

第１洗浄用水および／または第２洗浄用水が、前記透過水タンク内の第２透過水を加熱して得られた消毒用熱水である、請求項２に記載の精製水製造装置。

【請求項4】

第１膜分離手段の直近の下流の第１透過水ラインに洗浄用薬液を注入する洗浄用薬液注入手段を設けた精製水製造装置であって、第１洗浄用水および／または第２洗浄用水が、第１透過水に前記洗浄用薬液を注入して得られた洗浄用薬液希釈液である、請求項２または３に記載の精製水製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

血液透析システムにおいて透析液作製用希釈水などに用いられる、高純度の精製水を作製する精製水製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

多人数の透析患者のための透析液を集中して調製する『セントラル透析液供給システム（ＣＤＤＳ）』は、現在 国内で主流のシステムとなっている。大量の透析液の調製には、大量の希釈用の精製水が必要であり、これを主に水道水などを原水として、逆浸透法による分離技術を用いた精製水製造装置によって精製水を得ている。ダイアライザーなどの血液浄化器の内部で、中空糸膜を介して患者の血液と接する透析液を希釈作製する精製水に対する清浄化の要求は高まる一方となっている。

【0003】

１段の逆浸透膜モジュールを備えた精製水製造装置に加え、１段目のナノ濾過膜モジュール（ＮＦ）と２段目の逆浸透膜モジュール（ＲＯ）の組合せや、１段目・２段目ともに逆浸透膜モジュール（ＲＯ＋ＲＯ）という組合せの、いわゆる直列２段で膜モジュールを配置して、さらなる水質の向上を図った装置も知られている。

【0004】

高い清浄度の精製水を得るためには、これらの膜モジュールに対して、熱水による消毒や低濃度の薬液による洗浄を定期的に確実に実施することが重要となるが、直列２段で膜モジュールを配置した精製水製造装置においては、１段目の膜モジュールを通過して２段目の膜モジュールへ到達するのが、１段目の膜モジュールで分離される透過水分の洗浄液や熱水であって、流量・熱量・薬液成分量ともに減少することから、装置内の配管全体を十分に洗浄・消毒するためには、コスト・時間ともに効率が悪いという問題があった。

【0005】

このような課題の解決のため、同出願人は特許文献１（特開２０１０－１９４０９２号公報２２）において、１段目の膜モジュールで分離された濃縮水を廃棄することなく、透過水とともに原水貯留槽との間で循環させることで、熱水消毒時の加温時間を短縮することが可能な透析液作製用希釈水の製造装置の提案を行った。

【0006】

しかし、このような技術においても、２段目の膜モジュールに熱水や洗浄液が到達した段階で、１段目の膜モジュールに導入された時点と比較して、熱水の温度や洗浄液の洗浄効果が低下することは否めず、改善の余地が残された。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１０－１９４０９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

直列２段式の膜モジュールを配した精製水製造装置において、２段目の膜モジュールの洗浄・消毒効果が、１段目の膜モジュールと比較して劣ることが無く、装置全体として効率の良い優れた洗浄が可能な精製水製造装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明に係る第一の精製水製造装置は、
原水から前処理水を得る前処理手段と、
前記前処理水を第１透過水と第１濃縮水とに分離する第１膜分離手段と、
第１透過水を第２透過水と第２濃縮水とに分離する第２膜分離手段と、
第２透過水を貯留する透過水タンクと、
第２透過水を第１膜分離手段の上流へ戻す第１返送ラインと、
第１返送ラインを開閉可能な第１返送弁と、
第２透過水を第２膜分離手段の上流へ戻す第２返送ラインと、
第２返送ラインを開閉可能な第２返送弁と、
第１透過水を、第２膜分離手段をバイパスして前記透過水タンクへ送るバイパスラインと、
前記バイパスラインを開閉可能なバイパス弁を備えた精製水製造装置であって、
第１返送ライン、第２返送ラインおよび前記バイパスラインを閉止した状態で精製水が製造され、前記バイパスラインを開放した状態で第１膜分離手段および第２膜分離手段が洗浄されることを特徴とするものからなる。

【0010】

このような構成を採用することにより、洗浄時には透過水タンクから第１返送ラインおよび第２返送ラインを通して、それぞれ第１膜分離手段と第２膜分離手段の上流に送液できるので、透過水タンクを介して第１膜分離手段と第２膜分離手段を互いに独立して洗浄することができる。

【0011】

上記課題を解決するために、本発明に係る第二の精製水製造装置は、
原水から前処理水を得る前処理手段と、
前記前処理水を第１透過水と第１濃縮水とに分離する第１膜分離手段と、
第１透過水を第２透過水と第２濃縮水とに分離する第２膜分離手段と、
第２透過水を貯留する透過水タンクと、
第２透過水を第１膜分離手段の上流へ戻す第１返送ラインと、
第１返送ラインを開閉可能な第１返送弁と、
第２透過水を第２膜分離手段の上流へ戻す第２返送ラインと、
第２返送ラインを開閉可能な第２返送弁と、
第１透過水を、第２膜分離手段をバイパスして前記透過水タンクへ送るバイパスラインと、
前記バイパスラインを開閉可能なバイパス弁を備えた精製水製造装置であって、
第１返送ライン、第２返送ラインおよび前記バイパスラインを閉止した状態で精製水が製造され、前記バイパスラインおよび第１返送ラインを開放した状態で第１洗浄用水を通水することにより第１膜分離手段が洗浄され、前記バイパスラインを閉止するとともに第２返送ラインを開放した状態で第２洗浄用水を通水することにより第２膜分離手段が洗浄されることを特徴とするものからなる。これにより、第１膜分離手段と第２膜分離手段を、個別的に洗浄することができるので、第２膜分離手段においても第１膜分離手段と同等の洗浄効果を得ることができる。さらに、個別的な洗浄が可能となるので、精製水製造時により大きな負荷のかかる第１膜分離手段の洗浄頻度や洗浄時間を選択的に増やすなどして、装置全体の洗浄時間を削減したり洗浄効率を最適化することができる。

【0012】

本発明の精製水製造装置において、第１洗浄用水および／または第２洗浄用水が、前記透過水タンク内の第２透過水を加熱して得られた消毒用熱水であることが好ましい。これにより、熱水消毒の際には、第１膜分離手段を洗浄した後の第１洗浄用水を前記バイパスラインを通して前記透過水タンクに戻す第１循環流路と、第２膜分離手段を洗浄した後の第２洗浄用水を前記透過水タンクに戻す第２循環流路とで循環させながら加温することで、短時間で所定温度の熱水を作製することができ、熱水の温度低下も最小限に抑えることができる。

【0013】

本発明の精製水製造装置は、第１膜分離手段の直近の下流の第１透過水ラインに洗浄用薬液を注入する洗浄用薬液注入手段を設けた精製水製造装置であって、第１洗浄用水および／または第２洗浄用水が、第１透過水に前記洗浄用薬液を注入して得られた洗浄用薬液希釈液であることが好ましい。これにより、高濃度の洗浄用薬液の原液が第１膜分離手段を劣化させることを効果的に防止しつつ、第１透過水ラインの注入点から透過水タンクまでの配管内を洗浄することができる。さらに、洗浄薬液成分の減少も最小限に抑えることができるので、装置全体の洗浄時間を削減することができる。また、最初に比較的低濃度の洗浄用薬液希釈液で膜分離手段を洗浄した後に、比較的高濃度の洗浄用薬液希釈液を作製して、精製水製造装置の下流に設けられた別の装置へ供給することにより、精製水製造装置を含むシステム全体の洗浄を効率的に実施することが可能となる。

【発明の効果】

【0014】

本発明に係る精製水製造装置によれば、直列２段式の膜分離手段を配した精製水製造装置において、１段目の膜分離手段に比べて洗浄効果が低くなりがちな２段目の膜分離手段を効果的に洗浄し、装置全体として優れた洗浄効率を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の精製水製造装置の構成例を示すフロー図である。

【図2】精製水を製造する造水工程を示すフロー図である。

【図3】配管の薬液洗浄工程を示すフロー図である。

【図4】第１分離膜モジュールの洗浄工程において形成される循環流路を示すフロー図である。

【図5】第２分離膜モジュールの洗浄工程において形成される循環流路を示すフロー図である。

【図6】第１分離膜モジュールおよび第２分離膜モジュールの同時洗浄工程における並列的な通水の状態を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の精製水製造装置１の構成を示すフロー図であり、図２は精製水を製造する造水工程を示すフロー図である。精製水を製造する造水工程において、原水源から流入して原水タンク２に貯留された原水は、プレフィルター３、軟水器４および活性炭濾過フィルター５からなる前処理手段１１を経て、第１ポンプ６および第１分離膜モジュール７からなる第１膜分離手段に送られる。前処理水は第１膜分離手段によって第１透過水と第１濃縮水とに分離され、第１濃縮水は系外に排出される。第１透過水は、第２ポンプ８および第２分離膜モジュール９からなる第２膜分離手段によって第２透過水と第２濃縮水とに分離され、第２濃縮水の一部は原水タンク２に返送されて原水により希釈され、精製水の製造に再利用される。第２透過水は透過水タンク１０に貯留され、送液ポンプ１８によって送液ライン１９を通して、例えば透析液作製装置に送られて透析液の希釈液として利用される。

【0017】

図１に示すように、精製水製造装置１には、第２分離膜モジュール９をバイパスして第１透過水を直接透過水タンク１０へ送るためのバイパスライン１３と、バイパスライン１３を開閉可能なバイパス弁１４が設けられている。また、透過水タンク１０には加温手段１５が設けられている。系内を洗浄する洗浄工程においては、加温手段１５を用いて、貯留した第２透過水を加熱して系内を消毒するための熱水を作製することができる。

【0018】

図３は、配管の薬液洗浄工程を示すフロー図である。造水工程を継続実施した後に所定の頻度で実施される配管の薬液洗浄工程において、原水源から流入して原水タンク２に貯留された原水は、プレフィルター３、軟水器４および活性炭濾過フィルター５からなる前処理手段１１を経て、第１ポンプ６および第１分離膜モジュール７からなる第１膜分離手段に送られる。前処理水は第１膜分離手段によって第１透過水と第１濃縮水とに分離され、第１濃縮水は系外に排出される。第１透過水は、バイパス弁１４により開放されたバイパスライン１３を通して透過水タンク１０に流入するが、途中の第１分離膜モジュール７とバイパスライン１３の間に設けられた薬液注入手段１２で洗浄用薬液が注入されることにより、第１分離膜モジュール７から透過水タンク１０までの配管を高濃度の洗浄用薬液を含む洗浄用水で効果的に洗浄することができる。高濃度の洗浄用薬液は、造水工程において透過水タンク１０に送られて貯留されていた第２透過水により希釈される。このようにして透過水タンク１０内に洗浄用薬液希釈液が満たされた状態で分離膜モジュールの洗浄工程を開始すれば、洗浄用薬液への耐性が劣る分離膜モジュールを洗浄する場合であっても分離膜モジュールに高濃度の洗浄用薬液が流入することを防止することができる。また、送液ポンプ１８により透過水タンク１０内の第１洗浄用水を循環して撹拌することにより、薬液注入手段１２で注入された高濃度の洗浄用薬液を十分に希釈することができる。

【0019】

図４は、第１分離膜モジュールの洗浄工程において形成される循環流路を示すフロー図である。透過水タンク１０に貯留された第２透過水は、第１洗浄用水として第１ポンプ６によって第１返送ライン１６を経て第１分離膜モジュール７に送られ、第１分離膜モジュール７の透過側と濃縮側に分かれて流出する。濃縮側から流出した第１洗浄用水は系外に排出され、透過側から流出した第１洗浄用水は、バイパス弁１４により開放されたバイパスライン１３を通して透過水タンク１０に戻る。

【0020】

図５は、第２分離膜モジュールの洗浄工程において形成される循環流路を示すフロー図である。透過水タンク１０に貯留された第２透過水は、第２洗浄用水として第２ポンプ８によって第２返送ライン１７を経て第２分離膜モジュール９に送られ、第２分離膜モジュール９の透過側と濃縮側に分かれて流出する。濃縮側から流出した第２洗浄用水は系外に排出され、透過側から流出した第２洗浄用水は透過水タンク１０に戻る。

【0021】

第２分離膜モジュール９の洗浄工程は、図６に示すように、第１分離膜モジュール７の洗浄工程と並行して同時に実施することにより、第１洗浄用水を第２洗浄用水としても用いることができる。あるいは、第２分離膜モジュール９の洗浄工程を第１分離膜モジュール７の洗浄工程の終了後に引き続き実施することにより、透過水タンク１０に貯留されていた第１洗浄用水を第２洗浄用水として用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0022】

本発明の精製水製造装置は、血液透析システムその他の精製水を使用する用途において広く利用可能である。

【符号の説明】

【0023】

１ 精製水製造装置
２ 原水タンク
３ プレフィルター
４ 軟水器
５ 活性炭濾過フィルター
６ 第１ポンプ
７ 第１分離膜モジュール
８ 第２ポンプ
９ 第２分離膜モジュール
１０ 透過水タンク
１１ 前処理手段
１２ 薬液注入手段
１３ バイパスライン
１４ バイパス弁
１５ 加温手段
１６ 第１返送ライン
１７ 第２返送ライン
１８ 送液ポンプ
１９ 送液ライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】