(57)【要約】【課題】  循環運転時における処理水の温度上昇を抑制して、通常運転再開時における処理水の廃棄量を低減し、コストの無駄を抑制する。【解決手段】  処理水循環系３０の熱交換器であるＵＦ加熱器１８ｅに冷媒を供給する冷媒供給手段４０を付設した。夜間、休日等におけるユースポイントでの処理水の非使用時においては、該冷媒供給手段４０により、ＵＦ加熱器１８ｅに冷媒を供給する。ユースポイントでの処理水の非使用時である循環運転時に、処理水がＵＦ加熱器１８ｅを通過することによって冷却されるため、循環運転時における処理水の温度上昇を抑制できる。通常運転再開時において、規定温度に下げるために製造済みの処理水を所定量ブローするといった無駄がなくなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を処理する複数段階の処理手段を有すると共に、ユースポイントにおける処理水の非使用時に処理水を循環させる処理水循環系を備えた水処理装置において、
前記処理水循環系は、通常運転時では熱媒が供給されず、任意のタイミングで熱媒が供給されて処理水循環系を熱水殺菌する熱交換器を有すると共に、
前記熱交換器に熱媒を供給する熱媒供給手段のほかに、通常運転停止中の処理水の循環運転時に、前記熱交換器に処理水を冷却するための冷媒を供給する冷媒供給手段を設けたことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
前記冷媒供給手段が、冷却器と、前記熱交換器に接続される配管系とを備え、冷媒を冷却器と熱交換器との間で循環させる構成であることを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
精製水を製造する精製水製造装置であることを特徴とする請求項１又は２記載の水処理装置。
【請求項４】
前記精製水製造装置は、前記処理手段として限外ろ過設備を備え、前記処理水循環系が該限外ろ過設備を含んで構成されていることを特徴とする請求項３記載の水処理装置。
【請求項５】
前記熱交換器が二重管板式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記冷媒供給手段は、冷媒として、塩素イオンを含まない冷却水を供給可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の水処理装置。
【請求項７】
原水を処理する複数段階の処理手段を有すると共に、ユースポイントにおける処理水の非使用時に、処理水を循環させる処理水循環系を備えた水処理装置における処理水の循環運転方法であって、
前記処理水循環系に配置され、通常運転時では熱媒が供給されず、任意のタイミングで熱媒が供給されて処理水循環系を熱水殺菌する熱交換器に対して、通常運転停止中、処理水を冷却するための冷媒を供給し、前記処理水循環系で処理水を循環させることを特徴とする水処理装置における処理水の循環運転方法。
【請求項８】
前記水処理装置が精製水製造装置であることを特徴とする請求項７記載の水処理装置における処理水の循環運転方法。
【請求項９】
前記冷媒として、塩素イオンを含まない冷却水を供給することを特徴とする請求項７又は８記載の水処理装置における処理水の循環運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、医薬用等に使用される精製水製造装置として適する水処理装置及び該水処理装置における処理水の循環運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬用の精製水製造装置としては、図３に示した構造のものが知られている。この精製水製造装置１００は、水道水を原水として使用し、複数段階の処理手段を経てユースポイントで使用される精製水を製造するもので、処理手段として、異物を除去するための安全フィルタ１０１、原水加熱器１０２、原水タンク１０３、逆浸透膜装置用のポンプ（ＲＯポンプ）１０４、逆浸透膜装置（ＲＯ）１０５、電気再生式イオン交換装置（ＥＤＩ）１０６、ＵＶ殺菌器１０７、限外ろ過設備１０８を有して構成される。水道水は、安全フィルタ１０１により例えば１０μｍ以上の異物が除去され、原水加熱器１０２により所定温度に加熱されてＲＯポンプ１０４によって逆浸透膜装置１０５へ送られる。なお、原水加熱器１０２により加温するのは、逆浸透膜装置１０５への透過水量の減少を防ぐためである。逆浸透膜装置１０５によりイオン類、シリカが分離除去され、さらに残留する微量のイオン類、シリカがＥＤＩ１０６によって除去された後、ＵＶ殺菌器１０７により殺菌され、精製水となって限外ろ過設備１０８に送られる。
【０００３】
限外ろ過設備１０８は、殺菌された精製水を貯留するタンク（ＵＦ供給タンク）１０８ａ、限外ろ過膜用のポンプ（ＵＦポンプ）１０８ｂ、限外ろ過膜（ＵＦ膜）１０８ｃ、ユースポイントへ一定圧で精製水を供給するためのＵＦラインポンプ１０８ｄを備えると共に、さらに、ユースポイントと該ＵＦラインポンプ１０８ｄとの間に熱交換器からなるＵＦ加熱器１０８ｅが配設されている。そして、ユースポイントの後段には、ループ配管１０９が接続され、該ループ配管１０９を介して、ユースポイントにおいて消費されなかった精製水がＵＦ供給タンク１０８ａへと返送される。なお、ループ配管１０９の中途には、返送される精製水を殺菌するためのＵＶ殺菌器１１０が設けられており、限外ろ過設備１０８、ループ配管１０９及びＵＶ殺菌器１１０により処理水循環系が構成されている。
【０００４】
限外ろ過膜１０８ｃにより精製水中の生菌、エンドトキシン等を除去するが、上記処理水循環系を構成するループ配管１０９では、バイオフィルムの形成を防止するため、１ｍ／ｓ以上の流速を維持できるように設計、運用する必要があり、ユースポイントでの消費量がゼロの時（精製水の非使用時）である夜間や休日においても、処理水循環系内で精製水を循環させる運転を行っている。
【０００５】
なお、熱交換器からなるＵＦ加熱器１０８ｅは、通常運転時では熱媒が供給されず、任意のタイミングで、例えば、週１回程度の割合で、熱媒としての蒸気が供給され、精製水を例えば約８５℃に加熱し、処理水循環系内を熱水殺菌し、生菌の繁殖を防止するために配置されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように精製水製造装置は、ループ配管におけるバイオフィルムの形成を防止するために、夜間や休日などのユースポイントでの消費量がゼロの時でも、精製水を循環させている。このため、循環中、処理水循環系に配置されたポンプ、ＵＶ殺菌器等からの発熱により、循環運転時間が長時間になるほど、精製水の温度が上昇する。例えば、医薬用の精製水では３０℃を超えるとユースポイントでの使用に適さなくなるが、休日明け等の通常運転再開時には、精製水の温度が上記規定温度を超えてしまうことが多い。このため、通常運転の再開に当たっては、処理水循環系内を循環していた精製水を所定量ブローし、ＵＦ供給タンクから水を補給して規定温度まで低下させることが行われている。
【０００７】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、循環運転時における処理水の温度上昇を抑制して、通常運転再開時における処理水の廃棄量を低減し、コストの無駄を抑制でき、特に精製水の製造に適する水処理装置及び該水処理装置における処理水の循環運転方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
精製水等の超純水レベルの処理系において、処理水（精製水）の循環系路中に冷却するための機器を新たに追加することは、生菌繁殖の増加要因等となる。このため、本発明者は、処理水の循環系路中に冷却のための新たな機器を追加するのではなく、処理水循環系に既設の熱交換器（例えば、ＵＦ加熱器）を利用することに着目し、本発明を完成するに至った。
すなわち、請求項１記載の本発明では、原水を処理する複数段階の処理手段を有すると共に、ユースポイントにおける処理水の非使用時に処理水を循環させる処理水循環系を備えた水処理装置において、
前記処理水循環系は、通常運転時では熱媒が供給されず、任意のタイミングで熱媒が供給されて処理水循環系を熱水殺菌する熱交換器を有すると共に、
前記熱交換器に熱媒を供給する熱媒供給手段のほかに、通常運転停止中の処理水の循環運転時に、前記熱交換器に処理水を冷却するための冷媒を供給する冷媒供給手段を設けたことを特徴とする水処理装置を提供する。
請求項２記載の本発明では、前記冷媒供給手段が、冷却器と、前記熱交換器に接続される配管系とを備え、冷媒を冷却器と熱交換器との間で循環させる構成であることを特徴とする請求項１記載の水処理装置を提供する。
請求項３記載の本発明では、精製水を製造する精製水製造装置であることを特徴とする請求項１又は２記載の水処理装置を提供する。
請求項４記載の本発明では、前記精製水製造装置は、前記処理手段として限外ろ過設備を備え、前記処理水循環系が該限外ろ過設備を含んで構成されていることを特徴とする請求項３記載の水処理装置を提供する。
請求項５記載の本発明では、前記熱交換器が二重管板式であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の水処理装置を提供する。
請求項６記載の本発明では、前記冷媒供給手段は、冷媒として、塩素イオンを含まない冷却水を供給可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１に記載の水処理装置を提供する。
請求項７記載の本発明では、原水を処理する複数段階の処理手段を有すると共に、ユースポイントにおける処理水の非使用時に、処理水を循環させる処理水循環系を備えた水処理装置における処理水の循環運転方法であって、
前記処理水循環系に配置され、通常運転時では熱媒が供給されず、任意のタイミングで熱媒が供給されて処理水循環系を熱水殺菌する熱交換器に対して、通常運転停止中、処理水を冷却するための冷媒を供給し、前記処理水循環系で処理水を循環させることを特徴とする水処理装置における処理水の循環運転方法を提供する。
請求項８記載の本発明では、前記水処理装置が精製水製造装置であることを特徴とする請求項７記載の水処理装置における処理水の循環運転方法を提供する。
請求項９記載の本発明では、前記冷媒として、塩素イオンを含まない冷却水を供給することを特徴とする請求項７又は８記載の水処理装置における処理水の循環運転方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、処理水循環系に既設の熱交換器に冷媒を供給する冷媒供給手段を付設し、夜間、休日等におけるユースポイントでの処理水の非使用時において、該冷媒供給手段により、熱交換器に冷媒を供給可能とした構成である。この結果、ユースポイントでの処理水の非使用時である循環運転時には、処理水が熱交換器を通過することによって冷却されるため、循環運転時における処理水の温度上昇を抑制できる。従って、通常運転再開時において、ユースポイントでの使用が即座に可能となり、従来のように、規定温度に下げるために製造済みの処理水を所定量ブローするといった無駄がなくなり経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図１及び図２に示した実施形態に基づき本発明をさらに詳細に説明する。本実施形態では、水処理装置としての精製水製造装置１に本発明を適用している。この精製水製造装置１の構成は、図３に示した従来の精製水製造装置１００と同じ処理手段を備えている。すなわち、安全フィルタ１１、原水加熱器１２、原水タンク１３、逆浸透膜装置用のポンプ（ＲＯポンプ）１４、逆浸透膜装置（ＲＯ）１５、電気再生式イオン交換装置（ＥＤＩ）１６、ＵＶ殺菌器１７、限外ろ過設備１８を有して構成される。また、限外ろ過設備１８の構成も同様であり、殺菌された精製水を貯留するタンク（ＵＦ供給タンク）１８ａ、限外ろ過膜用のポンプ（ＵＦポンプ）１８ｂ、限外ろ過膜（ＵＦ膜）１８ｃ、ユースポイントへ一定圧で精製水を供給するためのＵＦラインポンプ１８ｄを備えると共に、ユースポイントと該ＵＦラインポンプ１８ｄとの間に熱交換器からなるＵＦ加熱器１８ｅが設けられている。ユースポイントの後段には、ループ配管１９が接続され、該ループ配管１９を介して、ユースポイントにおいて消費されなかった精製水がＵＦ供給タンク１８ａへと返送される構造となっていると共に、ループ配管１９の中途には、ＵＶ殺菌器２０が設けられており、限外ろ過設備１８、ループ配管１９及びＵＶ殺菌器２０により処理水循環系３０が構成されている。なお、ＵＦ供給タンク１８ａ及びループ配管１９などは、例えば、ＳＵＳ３１６Ｌを母材としたものが用いられ、内面がバフ研磨された後、電解研磨にて平滑にされるなど、バイオフィルムの形成を防止した構造のものを用いることが好ましい。
【００１１】
熱交換器からなるＵＦ加熱器１８ｅには、熱媒を供給する熱媒供給手段４０が接続されているほか、冷媒を供給する冷媒供給手段５０が接続されている。具体的には、図２に示したように、ＵＦ加熱器１８ｅには、熱媒及び冷媒を流入させるための媒体流入管６０が接続されており、熱媒供給手段４０は、この媒体流入管６０に接続される熱媒供給管４１と蒸気発生源４２とを有して構成され、蒸気発生源４２により発生した蒸気が熱媒供給管４１、媒体流入管６０を介してＵＦ加熱器１８ｅに熱媒として供給される。なお、ＵＦ加熱器１８ｅを構成する熱交換器は特に制限されるものではなく、例えば、多管円筒式熱交換器、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器又はスパイラル式熱交換器を用いることができる。これらの中でも、多管円筒式熱交換器の一種である二重管板式熱交換器は、熱媒・冷媒が精製水に混入しにくく、また、水抜き性に優れているため好ましい。
【００１２】
冷媒供給手段５０は、媒体流入管６０に接続される冷媒供給管５１と、冷却器５２とを備えると共に、該冷却器５２と媒体流入管６０との間に、冷却水タンク５３、循環ポンプ５４が介在されている。また、ＵＦ加熱器１８ｅと冷却器５２との間には、冷媒としての冷却水を返送する冷媒返送管５５が接続されている。循環ポンプ５４の駆動によって、冷却水タンク５３に貯留された冷却水が冷媒供給管５１及び媒体流入管６０を介してＵＦ加熱器１８ｅに供給され、ＵＦ加熱器１８ｅを通過して精製水と熱交換した冷却水は冷媒返送管５５を通じて冷却器５２に返送されて冷却され、再度使用される。また、ＵＦ加熱器１８ｅには、ドレン管６１が接続されており、熱媒としての加熱用蒸気をＵＦ加熱器１８ｅに供給する際には、該ドレン管６１を通じて冷却水が排水される。
【００１３】
本実施形態の精製水製造装置１は、通常運転時、原水としての水道水は、安全フィルタ１１により所定以上の大きさの異物が除去され、原水加熱器１２、原水タンク１３を経て、ＲＯポンプ１４により昇圧されて、逆浸透膜装置（ＲＯ）１５、電気再生式イオン交換装置（ＥＤＩ）１６に送られ、イオン類やシリカが分離、除去される。そして、ＵＶ殺菌器１７により殺菌された後、限外ろ過設備１８のＵＦ供給タンク１８ａに貯留される。貯留された精製水は、ＵＦポンプ１８ｂにより昇圧され、限外ろ過膜（ＵＦ膜）１８ｃによって生菌、エンドトキシン等が除去され、ＵＦラインポンプ１８ｄによりＵＦ加熱器１８ｅを通過してユースポイントに送られる。ユースポイントで未使用の精製水は、ＵＶ殺菌器２０により殺菌され、ループ配管１９によりＵＦ供給タンク１８ａに返送される。通常運転時は上記動作が繰り返されるが、夜間、休日等におけるユースポイントでの消費がゼロの場合には、通常運転は停止される。
【００１４】
一方、通常運転停止中も、ＵＦポンプ１８ｂ、ＵＦラインポンプ１８ｄは駆動し、生菌の繁殖防止のため処理水循環系３０内を精製水が循環する。この循環運転時において、本実施形態では、冷媒供給手段５０の循環ポンプ５４を起動する。これにより、冷媒としての冷却水が、冷媒供給管５１及び媒体流入管６０を経てＵＦ加熱器１８ｅに供給され、循環している精製水と熱交換され、ＵＶ殺菌器２０、ポンプ等からの発熱により昇温した精製水の温度を低下させる。ＵＦ加熱器１８ｅに供給され、熱交換した冷却水は、冷媒返送管５５を経て冷却器５２により冷却される。
【００１５】
任意のタイミングで、例えば、週１回の割合で、通常運転を停止して精製水の循環運転を実施する際に、熱媒供給手段４０により、熱媒としての蒸気をＵＦ加熱器１８ｅに供給する。これにより、ＵＦ加熱器１８ｅを通過する精製水が加熱され、ループ配管１９を含む処理水循環系３０内が熱水殺菌される。
【００１６】
ここで、熱媒を供給する際には、本実施形態の場合、ＵＦ加熱器１８ｅ内の冷却水をドレン管６１から排出した後に実施する必要があるが、ＵＦ加熱器１８ｅ内には多少なりとも冷却水が残留してしまう。従って、熱媒としての蒸気を供給した際には、残留している冷却水が蒸発する。この際、冷却水中に塩素イオンが含まれていると、塩素イオンが局部的に濃縮され、ＵＦ加熱器１８ｅに応力腐食割れを引き起こす可能性がある。このため、冷媒供給手段５０によって供給する冷却水は、塩素イオンを含まない流体であることが好ましい。このような冷却水としては、精製水製造装置１内で調達できることから、ＵＦ供給タンク１８ａに貯留された水（ＥＤＩ処理水）を用いると便利である。
【００１７】
なお、上記した精製水製造装置１の構成はあくまで一例であり、設置する処理手段の種類、あるいは、逆浸透膜装置（ＲＯ）１５や電気再生式イオン交換装置（ＥＤＩ）１６等の配置順序等は限定されるものではない。また、処理水循環系３０を構成する処理手段も上記したものに限定されるものではなく、限外ろ過設備１８、ＵＶ殺菌器２０のほか、他の処理手段も含んでいてもよい。
【００１８】
（試験例）
図１に示した構成の精製水製造装置１において、室温２５℃、循環水量５ｔ／ｈ（ループ配管１９部分）で、所定時間、精製水の循環運転試験を行った。処理水循環系３０の限外ろ過設備１８、冷媒供給手段５０等の構成は次の通りである。
【００１９】
限外ろ過設備１８：
ＵＦ供給タンク１８ａ：φ８００ｍｍ×Ｈ１０００ｍｍ、５００Ｌ、                                ＳＵＳ３１６Ｌ（電解研磨）
ＵＦポンプ１８ｂ：１０ｔ／ｈ×２０ｍ×２．２ＫＷ、
ＳＵＳ３１６Ｌ（電解研磨）、
サニタリーポンプ
ＵＦ膜１８ｃ：合成膜４本
ＵＦラインポンプ１８ｄ：５ｔ／ｈ×４０ｍ×３．７ＫＷ、
ＳＵＳ３１６Ｌ（電解研磨）
サニタリーポンプ
ＵＦ加熱器１８ｅ：ＳＵＳ３１６Ｌ（電解研磨）、
二重管板式
ループ配管１９：１．５Ｓ  ＳＵＳ３１６ＴＢＳ（電解研磨）
ＵＶ殺菌器２０：２００Ｗ
冷媒供給手段５０：
冷却器５２：冷媒圧縮式、冷凍能力１．５ＫＷ
冷却水タンク５３：１００Ｌ、ＰＥ
循環ポンプ５４：１ｔ／ｈ×１５ｍ×０．７５ＫＷ、
ＳＵＳ３０４、
渦巻きポンプ
冷却水：ＥＤＩ処理水
【００２０】
試験は、ＵＦ加熱器１８ｅに冷媒供給手段５０により冷媒としての冷却水（ＥＤＩ処理水）を供給した、本発明の循環運転方法を実施した場合（実施例）と、冷却水を供給しない従来の循環運転方法を実施した場合（比較例）について行った。結果を次表に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１から明らかなように、実施例によれば、５時間、１０時間の循環運転を行っても、精製水の温度上昇は極めて低く抑えられており、通常運転再開後に精製水を廃棄することなく使用できることがわかる。比較例の場合には、５時間の運転で、医薬用の精製水の適正な使用温度である３０℃を超えてしまっており、運転再開に当たっては、高温になった精製水を所定量廃棄する必要があることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、上記したように熱水殺菌を行う必要のある精製水製造装置に適するが、熱交換器を用いて熱水殺菌を行うものである限り、他の水処理装置においても本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の一の実施形態にかかる精製水製造装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、上記実施形態に用いた冷媒供給手段の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、従来の精製水製造装置の概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  精製水製造装置
１１  安全フィルタ
１２  原水加熱器
１５  逆浸透膜装置（ＲＯ）
１６  電気再生式イオン交換装置（ＥＤＩ）
１７，２０  ＵＶ殺菌器
１８  限外ろ過設備１８
１８ａ  ＵＦ供給タンク
１８ｃ  限外ろ過膜（ＵＦ膜）
１８ｅ  ＵＦ加熱器
１９  ループ配管
３０  処理水循環系
４０  熱媒供給手段
５０  冷媒供給手段
５２  冷却器
【図１】
2006095479.tif 000004
【図２】
2006095479.tif 000005
【図３】
2006095479.tif 000006