(57)【要約】【課題】装置を小型化しつつ、装置の稼働コストを低減できる清浄水生成装置を提供する。【解決手段】清浄水生成装置１は、蒸留膜１０を有する蒸発部１１と、原水を蒸発部１１の蒸留膜１０の一次側に供給する供給回路１２と、蒸留膜１０の二次側で生成された蒸気を排出する排出回路１３と、供給回路１２の原水と排出回路１３の蒸気との間で熱交換を行う熱交換器１４と、を有している。熱交換器１４は、供給回路１２の原水と排出回路１３の蒸気との間で熱交換可能なペルチェ素子５０を有している。【選択図】図１
2015196151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透析液調製用の清浄水を生成する清浄水生成装置であって、
気液を分離する分離膜と、
原水を前記分離膜の一次側に供給する供給回路と、
前記分離膜の二次側に分離された気体を排出する排出回路と、
前記供給回路の原水と前記排出回路の気体との間で熱交換を行い、気体を凝縮する熱交換器と、を有する、清浄水生成装置。
【請求項２】
前記熱交換器は、前記供給回路の原水と前記排出回路の気体との間で熱交換可能なペルチェ素子を有する、請求項１に記載の清浄水生成装置。
【請求項３】
前記排出回路は、前記分離膜の二次側と蒸留水貯留部とを接続する排出流路を有し、
前記熱交換器は前記排出流路の気体と前記供給回路の原水との間で熱交換を行う、請求項１又は２に記載の清浄水生成装置。
【請求項４】
透析液調製用の清浄水を生成する清浄水生成装置であって、
気液を分離する分離膜と、
気体を凝縮する凝縮部と、
原水を前記分離膜の一次側に供給する供給回路と、
前記分離膜の二次側と前記凝縮部とを接続し、前記分離膜の二次側に分離された気体を前記凝縮部に送る接続回路と、
前記気体を凝縮するための冷媒を前記凝縮部の冷媒流路に供給する冷媒供給回路と、
前記凝縮部で凝縮された蒸留水を排出する排出回路と、
前記供給回路の原水と前記冷媒供給回路の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と、を有する清浄水生成装置。
【請求項５】
前記熱交換器は、前記供給回路の原水と前記冷媒供給回路の冷媒との間で熱交換可能なペルチェ素子を有する、請求項４に記載の清浄水生成装置。
【請求項６】
前記冷媒供給回路は、冷媒貯留部の冷媒を循環ポンプにより前記凝縮部の冷媒流路に供給し前記冷媒貯留部に戻す冷媒循環回路を有し、
前記熱交換器は前記冷媒循環回路の冷媒と前記供給回路の原水との間で熱交換を行う、請求項４又は５に記載の清浄水生成装置。
【請求項７】
前記供給回路は、原水貯留部の原水を循環ポンプにより前記分離膜の一次側に供給し前記原水貯留部に戻す循環回路を有し、
前記熱交換器は前記循環回路の原水を用いて熱交換を行う、請求項１〜６のいずれかに記載の清浄水生成装置。
【請求項８】
前記分離膜の二次側を減圧可能な減圧手段をさらに有する、請求項１〜７のいずれかに記載の清浄水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透析液調製用の清浄水生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、透析液を調製するために用いられる清浄水は、一般的に水道水等の原水を軟水器、活性炭素吸着装置、フィルタ、ＲＯモジュール（逆浸透膜モジュール）等を通過させる、いわゆる逆浸透膜法（ＲＯ法）を用いて生成されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１８４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のようにＲＯ法を用いた場合、原水を浄化するための部材や装置が複数必要になるため、清浄水生成装置全体が大型化してしまう。
【０００５】
そこで、本願発明者らは、例えば原水を膜を用いて蒸留する、いわゆる膜蒸留法を用いて清浄水を生成することを考えている。この膜蒸留法を用いた場合、装置が小型化できるうえ、清浄水の純度をさらに上げることができる。一方、この膜蒸留法の場合、原水をヒータ（加熱器）により加温する必要があり、また蒸気を冷却器により冷却する必要があるため、装置の稼働コストがかかるという欠点がある。
【０００６】
本出願はかかる点に鑑みてなされたものであり、装置を小型化しつつ、装置の稼働コストを低減できる清浄水生成装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明には、透析液調製用の清浄水を生成する清浄水生成装置であって、気液を分離する分離膜と、原水を前記分離膜の一次側に供給する供給回路と、前記分離膜の二次側に分離された気体を排出する排出回路と、前記供給回路の原水と前記排出回路の気体との間で熱交換を行い、前記気体を凝縮する熱交換器と、を有する、清浄水生成装置が含まれる。なお、「供給回路」には、原水とともに気体を流すものも含まれる。また、「熱交換器」には、気体の一部を凝縮するものも含まれる。
【０００８】
前記熱交換器は、前記供給回路の原水と前記排出回路の気体との間で熱交換可能なペルチェ素子を有するものであってもよい。
【０００９】
前記排出回路は、前記分離膜の二次側と蒸留水貯留部とを接続する排出流路を有し、前記熱交換器は前記排出流路の気体と前記供給回路の原水との間で熱交換を行うものであってもよい。
【００１０】
別の観点による本発明には、透析液調製用の清浄水を生成する清浄水生成装置であって、  気液を分離する分離膜と、気体を凝縮する凝縮部と、原水を前記分離膜の一次側に供給する供給回路と、前記分離膜の二次側と前記凝縮部とを接続し、前記分離膜の二次側に分離された気体を前記凝縮部に送る接続回路と、前記気体を凝縮するための冷媒を前記凝縮部の冷媒流路に供給する冷媒供給回路と、前記凝縮部で凝縮された蒸留水を排出する排出回路と、前記供給回路の原水と前記冷媒供給回路の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器と、を有する清浄水生成装置が含まれる。
【００１１】
前記熱交換器は、前記供給回路の原水と前記冷媒供給回路の冷媒との間で熱交換可能なペルチェ素子を有するものであってもよい。
【００１２】
前記冷媒供給回路は、冷媒貯留部の冷媒を循環ポンプにより前記凝縮部の冷媒流路に供給し前記冷媒貯留部に戻す冷媒循環回路を有し、前記熱交換器は前記冷媒循環回路の冷媒と前記供給回路の原水との間で熱交換を行うものであってもよい。
【００１３】
前記供給回路は、原水貯留部の原水を循環ポンプにより前記分離膜の一次側に供給し前記原水貯留部に戻す循環回路を有し、前記熱交換器は前記循環回路の原水を用いて熱交換を行うものであってもよい。
【００１４】
また、以上の清浄水生成装置は、前記分離膜の二次側を減圧可能な減圧手段をさらに有していてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、清浄水生成装置を小型化しつつ、装置の稼働コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態における清浄水生成装置の構成の概略を示す模式図である。
【図２】第２の実施の形態における清浄水生成装置の構成の概略を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態の一例について説明する。なお、図面の上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。さらに、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る透析液調製用の清浄水生成装置１の構成の概略を示す説明図である。清浄水生成装置１は、例えば分離膜としての蒸留膜１０を有する蒸発部１１と、水道水などの原水を蒸発部１１の蒸留膜１０の一次側に供給する供給回路１２と、蒸発部１１の蒸留膜１０の二次側に生成された蒸気を排出する排出回路１３と、排出回路１３の蒸気と供給回路１２の原水との間で熱交換を行う熱交換器１４と、制御装置１５とを備えている。なお、本明細書において「回路」とは、１以上の流路からなるものを意味し、環状の流路以外のものも含む。
【００１９】
蒸留膜１０は、中空糸膜、平板膜などの疎水性多孔質膜であり、蒸発部１１のモジュール内に配置されており、原水を通過させる一次側通路と蒸気が生成される二次側通路を備えている。
【００２０】
供給回路１２は、原水貯留部２０の原水を循環ポンプ２１により蒸留膜１０の一次側に供給し原水貯留部２０に戻す循環回路２２と、水道配管などの原水供給源からの原水を原水貯留部２０に供給する原水回路２３を備えている。原水貯留部２０には、ブローダウン回路２４が接続されている。
【００２１】
排出回路１３は、蒸留膜１０の二次側と蒸留水貯留部４０を接続する第１排出流路４１と、蒸留水貯留部４０と例えば蒸留水の供給先とを接続する第２排出流路４２と、蒸留水貯留部４０から真空ポンプ４３により排気を行う排気流路４４を備えている。この真空ポンプ４３は、蒸留膜１０の二次側を減圧する減圧手段としても機能する。第２排出流路４２には、開閉弁４５が設けられている。蒸留水の供給先は、例えば血液浄化装置の透析液調製部であってもよい。
【００２２】
熱交換器１４は、ペルチェ式の熱交換器であり、循環回路２２の原水と第１排出流路４１の蒸気との間で熱交換可能なペルチェ素子５０を備えている。ペルチェ素子５０は、例えばハニカム構造やフィン構造を有し、熱交換部の面積を大きくしている。ペルチェ素子５０は、例えば第１排出流路４１の蒸気を冷却するとき得た熱を循環回路２２の原水側に放熱して原水を加温できる。なお、ペルチェ素子５０には、熱交換効率を上げるため、対向流方式を採用してもよい。
【００２３】
制御装置１５は、例えば清浄水生成装置１の全体の動作を制御するコンピュータであり、例えば循環ポンプ２１、ペルチェ素子５０、真空ポンプ４３等の動作を制御して、清浄水を生成する処理を実行できる。
【００２４】
清浄水を生成する処理では、先ず、原水が水道管などの外部原水供給源から原水回路２３を通じて原水貯留部２０に供給される。原水貯留部２０の原水が、循環ポンプ２１により循環回路２２を通じて蒸発部１１の蒸留膜１０の一次側に供給される。このとき、蒸発部１１の上流側で熱交換器１４のペルチェ素子５０により原水が加温される。なお、この加温により原水の一部が気化してもよい。加温された原水の一部は、蒸留膜１０を挟んだ蒸気圧差を駆動力として、蒸留膜１０の低温の二次側に蒸気になって流入する。残りの原水は循環回路２２を通じて再び原水貯留部２０に供給され、循環する。
【００２５】
蒸留膜１０の二次側に生成された蒸気は、第１排出流路４１を通じて流れ、熱交換器１４のペルチェ素子５０により冷却され凝縮される。このとき、ペルチェ素子５０は、第１排出流路４１の蒸気から受け取った熱を供給回路１２の循環回路２２側に放熱し、蒸気と原水との間で熱交換する。凝縮された蒸留水は、蒸留水貯留部４０に供給される。蒸留水貯留部４０では、真空ポンプ４３により真空吸引され、蒸留水とともに蒸留水貯留部４０に流入したガスが排気回路４４を通じて排気される。蒸留水貯留部４０の蒸留水は、開閉弁４２が開かれると、第２排出流路４２を通じて蒸留水の供給先に送られる。
【００２６】
本実施の形態によれば、膜蒸留法を用いて透析液調製用の清浄水を生成できるので、装置全体を小型化できる。そのうえで、供給回路１２の原水と排出回路１３の蒸気との間で熱交換を行うことができるので、原水の加温と蒸気の冷却を同時に行うことができ、この結果、この系全体の消費電力を抑えることができる。よって、装置を小型化しつつ、装置の稼働コストを低減できる。また、本実施の形態によれば、蒸気を冷却するための冷却水等を用いる必要がないので、装置構成を簡略化できる。
【００２７】
熱交換器１４は、供給回路１２の原水と排出回路１３の蒸気との間で熱交換可能なペルチェ素子５０を有しているので、熱交換を簡単かつ効率的に行うことができる。
【００２８】
また、熱交換器１４は、蒸発部１１に近い循環回路２２の原水と第１排出流路４１の蒸気との間で熱交換を行うので、熱交換を効果的に行うことができる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
図２は、本実施の形態に係る透析液調製用の清浄水生成装置６０の構成の概略を示す説明図である。清浄水生成装置６０は、分離膜としての蒸留膜７０を有する蒸発部７１と、凝縮部７２と、原水を蒸発部７１の蒸留膜７０の一次側に供給する供給回路７３と、蒸発部７１と凝縮部７２とを接続し、蒸発部７１の蒸留膜７０の二次側に生成された蒸気を凝縮部７２に送る接続回路７４と、蒸気を凝縮するための冷媒を凝縮部７２の冷媒流路７２ａに供給する冷媒供給回路７５と、凝縮部７２で凝縮された蒸留水を排出する排出回路７６と、供給回路７３の原水と冷媒供給回路７５の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器７７と、制御装置７８を有している。
【００３０】
蒸留膜７０は、例えば中空糸膜、平板膜などの疎水性多孔質膜であり、蒸発部７１のモジュール内に配置されており、原水を通過させる一次側通路と蒸気が生成される二次側通路を備えている。
【００３１】
供給回路７３は、例えば原水貯留部８０の原水を循環ポンプ８１により蒸留膜７０の一次側に供給し原水貯留部８０に戻す循環回路８２と、水道配管などの原水供給源からの原水を原水貯留部８０に供給する原水回路８３を有している。原水貯留部８０には、ブローダウン回路８４が接続されている。
【００３２】
凝縮部７２は、例えば円筒状のモジュールを有し、内部に冷媒流路７２ａを有している。
【００３３】
冷媒供給回路７５は、例えば冷媒貯留部９０の冷媒を循環ポンプ９１により凝縮部７２の冷媒流路７２ａに供給し冷媒貯留部９０に戻す循環回路になっている。
【００３４】
排出回路７６は、凝縮部７２と蒸留水貯留部１００を接続する第１排出流路１０１と、蒸留水貯留部１００と例えば蒸留水の供給先とを接続する第２排出流路１０２と、蒸留水貯留部１００から真空ポンプ１０３により排気を行う排気流路１０４を有している。第２排出流路１０２には、開閉弁１０５が設けられている。例えば蒸留水の供給先は、血液浄化装置の透析液調製部であってもよい。
【００３５】
熱交換器７７は、ペルチェ式の熱交換器であり、冷媒供給回路７５の冷媒と循環回路８２の原水との間で熱交換可能なペルチェ素子１１０を備えている。ペルチェ素子１１０は、例えばハニカム構造やフィン構造を有し、熱交換部の面積を大きくしている。ペルチェ素子１１０は、例えば冷媒供給回路７５の冷媒を冷却するとき得た熱を循環回路８２の原水側に放熱して原水を加温できる。
【００３６】
制御装置７８は、例えば清浄水生成装置６０の全体の動作を制御するコンピュータであり、例えば循環ポンプ８１、９１、ペルチェ素子１１０、真空ポンプ１０３等の動作を制御して、清浄水を生成する処理を実行できる。
【００３７】
清浄水を生成する処理では、先ず、原水が水道管などの外部原水供給源から原水回路８３を通じて原水貯留部８０に供給される。原水貯留部８０の原水が、循環ポンプ８１により循環回路８２を通じて蒸発部７１の蒸留膜７０の一次側に供給される。このとき、蒸発部７１の上流側で熱交換器７７のペルチェ素子１１０により原水が加温される。なお、この加温により原水の一部が気化してもよい。加温された原水の一部は、蒸留膜７０を挟んだ蒸気圧差を駆動力として、蒸留膜７０の低温の二次側に蒸気になって流入する。残りの原水は循環回路８２を通じて再び原水貯留部８０に供給され、循環する。
【００３８】
蒸留膜７０の二次側に生成された蒸気は、接続回路７４を通じて凝縮部７２に流れ、凝縮部７２において冷媒により凝縮される。冷媒は、冷媒供給回路７５を通じて循環し、熱交換器７７のペルチェ素子１１０により冷却される。このとき、ペルチェ素子１１０は、冷媒供給回路７５の冷媒から受け取った熱を供給回路７３の循環回路８２側に放熱し、冷媒と原水との間で熱交換する。
【００３９】
凝縮部７２で凝縮された蒸留水は、蒸留水貯留部１００に供給される。蒸留水貯留部１００では、真空ポンプ１０３により真空吸引され、蒸留水とともに蒸留水貯留部１００内に流入したガスが排気流路１０４を通じて排気される。蒸留水貯留部１００の蒸留水は、開閉弁１０５が開かれると、第２排出流路１０２を通じて蒸留水の供給先に送られる。
【００４０】
本実施の形態によれば、膜蒸留法を用いて透析液調製用の清浄水を生成できるので、装置全体を小型化できる。そのうえで、冷媒供給回路７５の冷媒と供給回路７３の原水との間で熱交換を行うことができるので、原水の加温と蒸気の冷却を同時に行うことができ、この結果、この系全体の消費電力を抑えることができる。よって、装置を小型化しつつ、装置の稼働コストを低減できる。
【００４１】
熱交換器７７は、供給回路７３の原水と冷媒供給回路７５の冷媒との間で熱交換可能なペルチェ素子１１０を有しているので、熱交換を簡単かつ効率的に行うことができる。
【００４２】
また、熱交換器７７は、蒸発部７１に近い循環回路８２の原水と冷媒供給回路７５の冷媒との間で熱交換を行うので、熱交換を効果的に行うことができる。
【００４３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４４】
例えば清浄水生成装置１、６０の構成は、上記実施の形態で記載した構成に限られない。清浄水生成装置１、６０は、直接血液浄化装置の透析液調製部に接続されていてもよい。また、清浄水生成装置１、６０は、血液浄化装置に搭載されていてもよい。熱交換器１４、７７は、必ずしもペルチェ素子を用いたものである必要はなく、公知の他の熱交換器を用いてもよい。また、以上の実施の形態では、清浄水生成装置が、分離膜として蒸留膜１０、７０を有し、膜蒸留法を用いるものであったが、分離膜は蒸留膜である必要はなく、膜蒸留法を用いないものにも本発明は適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、清浄水生成装置を小型化しつつ、装置の稼働コストを低減する際に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１、６０  清浄水生成装置
１０、７０  蒸留膜
１１、７１  蒸発部
１２、７３  供給回路
１３、７６  排出回路
１４、７７  熱交換器
１５、７８  制御装置
７５  冷媒供給回路
５０、１１０  ペルチェ素子
【図１】
2015196151.tif 000003
【図２】
2015196151.tif 000004