JP2001293344A

JP2001293344A - 炭酸水製造装置および炭酸水製造方法

Info

Publication number: JP2001293344A
Application number: JP2000116503A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Nagasaka; 好倫長坂; Satoru Takeda; 哲竹田; Masanori Sakakibara; 巨規榊原; Yuichi Morioka; 雄一森岡
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd; Mitsubishi Rayon Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd; Mitsubishi Rayon Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2001-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高濃度の炭酸水（特に生理的効果が得られる
高い濃度）の場合でも安定した循環が可能であり、複雑
な制御が必要無く、装置の構成も非常に簡素化でき、小
型で且つ低コストで、高濃度の炭酸水を製造できる装置
および方法を提供する。【解決手段】炭酸ガス溶解器３と、循環用ポンプ１と
を備え、循環用ポンプ１により浴槽１１中の温水を炭酸
ガス溶解器３を介して循環させ、炭酸ガス溶解器３内に
炭酸ガスを供給して、温水中に炭酸ガスを溶解させる炭
酸水製造装置において、循環用ポンプ１が自吸性能を有
する容積式定量ポンプであることを特徴とする炭酸水製
造装置、及びその装置を用いた炭酸水製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば生理的機能
改善を目的とした水治療などに有用な炭酸水を製造する
為の装置および方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭酸水は、退行性病変、末梢循環障害な
どの治療に効果があるとされている。炭酸水を人工的に
製造する方法としては、例えば、浴槽内に炭酸ガスを気
泡の形で送り込む方法（気泡法）があるが、この方法で
は、溶解率が低く、溶解時間が長くなる。また、炭酸塩
と酸とを反応させる化学的方法（薬剤法）があるが、こ
の方法では、薬剤の大量投入が必要で、清浄度を維持で
きない。また、タンク内に温水と炭酸ガスとを一定期間
加圧封入する方法（圧注入法）があるが、この方法では
装置が大型化し、実用的でない。

【０００３】また、現在市販されている炭酸水の製造装
置は、通常は１００〜１４０ｐｐｍ程度の低い炭酸ガス
濃度の炭酸水を製造するものであり、その炭酸ガス濃度
を制御する手段も備えていない。

【０００４】一方、特開平２−２７９１５８号公報に
は、中空糸半透膜を通じて炭酸ガスを供給し、温水に吸
収させる方法が記載されている。さらに、特開平８−２
１５２７０号公報には、浴槽内の炭酸ガス濃度を一定に
保つために、浴槽内にｐＨセンサーを設置して炭酸ガス
溶解器への炭酸ガス供給量を調節する方法が記載されて
いる。また、国際公開第９８／３４５７９号パンフレッ
トには、炭酸水のｐＨ測定値と原水のアルカリ度の値か
ら生成した炭酸水の炭酸ガス濃度データを演算し、炭酸
水の炭酸ガス濃度が目標値となるように炭酸ガス供給量
を調節する方法が記載されている。これらは、中空膜を
備えた炭酸ガス溶解器内に原水を一回通過させることに
より炭酸水を製造する、いわゆるワンパス型の装置を用
いた方法である。

【０００５】このワンパス型の装置では、生理的な効果
（血流増加等）に優れた高濃度の炭酸水を製造する為に
は、中空膜の膜面積を大きくするか、あるいは炭酸ガス
の圧力を高くする必要がある。しかし、膜面積を大きく
すると、装置が大型化し、コストも高くなる。また、ガ
ス圧力を高くすると、溶解率が低下してしまう。さら
に、ワンパス型の装置では、水道水などの温水と装置と
の配管・ホース接続が不可欠なので、装置を移動して各
場所で使用する場合はその都度セッティングする必要が
ある。

【０００６】一方、循環用ポンプにより浴槽中の温水を
炭酸ガス溶解器を介して循環させる、いわゆる循環型の
装置によれば、高濃度の炭酸水を効率良く、低コストで
製造できる。しかも、ワンパス型の装置のような接続作
業が不要であり、浴槽にお湯を溜め、装置の炭酸水循環
用ホースを投入するだけで使用できるので、セッティン
グが非常に簡単である。このような循環型の炭酸水装置
としては、例えば、特開平８−２１５２７０号公報、同
８−２１５２７１号公報に記載されたものがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、より
実用的な循環型の炭酸水製造装置を実現することにあ
り、所望の炭酸ガス濃度（特に生理的効果が得られる高
い濃度）の炭酸水を、低コストかつ簡便な操作で製造で
きる装置および方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭酸ガス溶解
器と、循環用ポンプとを備え、該循環用ポンプにより水
槽中の水を該炭酸ガス溶解器を介して循環させ、該炭酸
ガス溶解器内に炭酸ガスを供給して、該水中に炭酸ガス
を溶解させる炭酸水製造装置において、該循環用ポンプ
が、自吸性能を有する容積式定量ポンプであることを特
徴とする炭酸水製造装置である。

【０００９】さらに本発明は、循環用ポンプにより水槽
中の水を炭酸ガス溶解器を介して循環させ、該炭酸ガス
溶解器内に炭酸ガスを供給して、該水中に炭酸ガスを溶
解させる炭酸水製造方法において、該循環用ポンプとし
て、自吸性能を有する容積式定量ポンプを用いることを
特徴とする炭酸水製造方法である。

【００１０】従来の循環型炭酸水装置のうち、特開平８
−２１５２７０号公報では、炭酸水の製造の為には如何
なる種類の循環ポンプが適しているか、何ら検討されて
いない。また、特開平８−２１５２７０号公報では、循
環ポンプとして水中ポンプを使用しているが、水中ポン
プなどの渦巻きポンプでは、循環している炭酸水が高濃
度になるほど気泡が発生し、ポンプの吐出量、揚程が低
下する恐れがあり、最悪にはポンプの羽根車が空回り
し、炭酸水の循環が不可能になることがある。

【００１１】一方、本発明においては、自吸性能を有す
る容積式定量ポンプを用いているので、高濃度の炭酸水
であっても良好に循環することが可能であり、水槽中に
高濃度の炭酸水を満たすことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて説明する。

【００１３】図１は、本発明の循環型炭酸水製造装置を
用いた場合の一例を示すフローシートである。この例に
おいては、浴槽（水槽）１１中の温水を循環させる。な
お、本発明において浴槽１１中の水の温度は特に制限さ
れない。ただし、炭酸水の生理的効果を発揮させ、かつ
体や患部に余計な負担をかけない点から、体温付近また
はそれ以下の温度が好ましい。具体的には、３２〜４２
℃程度が好ましい。

【００１４】この例では、浴槽１１内の水を循環させて
いる。本発明の装置を、このように浴槽に適用するのは
非常に有用な例である。しかし、本発明はこれに限定さ
れない。入浴の為の浴槽以外のもの、例えば貯水用また
は給水用タンクなど、所望の濃度の炭酸水を内部に満た
す必要がある水槽の場合であっても、本発明を適用する
ことができる。

【００１５】また、本発明において循環させる対象であ
る水は、特に限定されない。循環させる前は炭酸ガスを
全く含まない水を循環させる場合は、次第に炭酸ガス濃
度が高まった炭酸水が循環することになる。また、炭酸
ガス濃度が低くなった炭酸水を循環させることによっ
て、炭酸ガス濃度を高く回復することもできる。

【００１６】図１に示す例において、この浴槽１１中の
温水は、循環ポンプ１で吸い上げられ、温水中のゴミを
トラップする為のプレフィルター２を経て炭酸ガス溶解
器３へ導かれ、再び浴槽１１に戻る。一方、炭酸ガス
は、炭酸ガスボンベ４から、減圧弁５、炭酸ガスの遮断
弁である電磁弁６を経て、炭酸ガス溶解器３内へ供給さ
れる。

【００１７】炭酸ガス溶解器５は、中空糸膜が配設され
た膜モジュールを内蔵して構成された膜型炭酸ガス溶解
器である。この例においては、炭酸ガス溶解器５内に供
給された炭酸ガスは、中空糸膜の外表面へ導かれる。一
方、炭酸ガス溶解器５内に供給された温水は、中空糸膜
の中空部を流れる。ここで、中空糸膜の外表面の炭酸ガ
スは、中空糸膜の中空部を流れる温水と膜面を介して接
触し、炭酸ガスが温水中に溶解して炭酸水が生成し、こ
の炭酸水が浴槽１１内に供給される。このように浴槽１
１内の温水を循環ポンプ１で任意の時間循環させれば、
炭酸ガス濃度が高い炭酸水が浴槽１１内に満たされるこ
とになる。

【００１８】この例のように膜モジュールの膜面を介し
て炭酸ガスを接触・溶解させる場合は、気液接触面積を
大きくとることができ、高い効率で炭酸ガスを溶解させ
ることができる。このような膜モジュールとしては、例
えば、中空糸膜モジュール、平膜モジュール、スパイラ
ル型モジュールを使用できる。特に、中空糸膜モジュー
ルは、最も高い効率で炭酸ガスを溶解させることができ
る。

【００１９】浴槽１１内の温水は、循環する時間の経過
に伴い炭酸ガス濃度が上昇する。そのような循環時間と
炭酸ガス濃度の相関データをあらかじめ取っておけば、
目的とする炭酸ガス濃度と炭酸ガス供給圧力が決まれば
必要な循環時間を決定することができる。ただし、循環
水量が常時一定でなければ、この相関データは利用でき
ないので、循環ポンプ１としては、定量ポンプを用いる
必要がある。しかし、本発明者らの知見によれば、定量
ポンプであっても、渦巻きポンプ等ではプレフィルター
の目詰まりなどの揚程の変化により、ポンプ流量も変動
してしまい、相関データが利用できない。しかも、炭酸
水が高濃度になると、気泡によりポンプが停止してしま
う。

【００２０】そこで、本発明においては、循環ポンプ１
として、自吸性能を有する容積式定量ポンプを用いるこ
とにより、安定した循環と、常時一定した循環水量を実
現させるものである。この容積式定量ポンプは、初期の
運転時に呼び水をしなくても起動できる自吸性能を有す
る。しかも、炭酸水は高濃度になると気泡が発生し易く
なるが、この容積式定量ポンプは、気泡リッチな状態で
も安定して送水することが可能である。

【００２１】本発明において、この容積式定量ポンプ
は、特に、あらかじめ容積式定量ポンプの循環流量と、
水槽内水量におけるガス供給圧力と水槽内の炭酸水の炭
酸ガス濃度と循環時間の相関データを記録し、炭酸水の
製造時には前記相関データに基づいて循環時間を調節す
ることにより、水槽内の炭酸水の炭酸ガス濃度を６００
ｐｐｍ〜１４００ｐｐｍの範囲内にする場合に非常に有
効である。

【００２２】このような自吸性能を有する容積式定量ポ
ンプとしては、例えば、ダイヤフラムポンプ、ねじポン
プ、チューブポンプ、ピストンポンプ等が挙げられる。
現在の市販品の中では、価格、能力、大きさ等の点か
ら、ダイヤフラムポンプが最適である。具体的には、例
えば、SHURflo社（米国）製の３ヘッドダイヤフラムポ
ンプ、Aquatec Water System社（米国）製の５ヘッドダ
イヤフラムポンプ、FLOJET社（米国）製の４ヘッドダイ
ヤフラムポンプ等が使用できる。なお、これら市販品
は、通常は、飲料用ろ過装置におけるブースターポンプ
として販売されているものである。すなわち、これら市
販品は、炭酸水製造装置とは無関係である。

【００２３】炭酸ガス溶解器３へ供給する炭酸ガスの圧
力は、減圧弁５により設定する。この圧力が低いほど、
炭酸ガス溶解器３での未溶解ガスの発生が抑えられ、溶
解効率が高くなる。また、炭酸ガス溶解器３内の中空糸
膜の炭酸ガス透過量は炭酸ガス供給圧力に比例し、その
圧力が大きければ透過量も大きくなる。これらの点と、
炭酸ガス圧力が低くなるほど製造時間が長くなる点か
ら、その圧力は０.０１〜０.３ＭＰａ程度が妥当であ
る。なお、循環温水の炭酸ガスの吸収量はその温水の炭
酸ガス濃度と循環水量にも依存し、吸収量以上の炭酸ガ
スを供給すると未溶解ガスとなる。

【００２４】炭酸ガス溶解器５に中空糸膜を用いる場
合、その中空糸膜としては、ガス透過性に優れるもので
あればどの様なものを用いてもよく、多孔質膜でも非多
孔質ガス透過性膜（以下「非多孔質膜」と略称する）で
もよい。多孔質中空糸膜としては、その表面の開口孔径
が０.０１〜１０μｍのものが好ましい。また、非多孔
質膜を含む中空糸膜も好適に用いられる。最も好ましい
中空糸膜は、薄膜状の非多孔質層の両側を多孔質層で挟
み込んだ三層構造の複合中空糸膜である。その具体例と
しては、例えば三菱レイヨン（株）製の三層複合中空糸
膜（ＭＨＦ、商品名）が挙げられる。図２はこのような
複合中空糸膜の一例を示す模式図である。図３に示す例
においては、非多孔質層１９がガス透過性に優れたごく
薄膜状のものとして形成され、その両面に多孔質層２０
が形成されており、非多孔質層１９が損傷を受けないよ
うに保護されている。

【００２５】ここで、非多孔質層（膜）とは、気体が膜
基質への溶解・拡散機構により透過する膜であり、分子
がクヌッセン流れのように気体がガス状で透過できる孔
を実質的に含まないものであればいかなるものでもよ
い。この非多孔質膜を用いると炭酸ガスを温水中に気泡
として放出することなくガスを供給、溶解できるので、
効率よい溶解が可能になり、しかも任意の濃度に制御性
良く、簡単に溶解することができる。また、多孔質膜の
場合に稀に生じる逆流、すなわち温水が細孔を経てガス
供給側に逆流するような事もない。

【００２６】中空糸膜の膜厚は１０〜１５０μｍのもの
が好ましい。膜厚が１０μｍ以上であれば、十分な膜強
度を示す傾向にある。また、１５０μｍ以下であれば、
十分な炭酸ガスの透過速度および溶解効率を示す傾向に
ある。三層複合中空糸膜の場合は、非多孔質膜の厚みは
０.３〜２μｍが好ましい。０.３μｍ以上であれば、膜
の劣化が生じ難く、膜劣化によるリークが発生し難い。
また、２μｍ以下であれば、十分な炭酸ガスの透過速度
および溶解効率を示す傾向にある。

【００２７】また、例えば中空糸膜の膜１本当たりの通
水量を０〜３０Ｌ／ｍｉｎ、ガス圧力を０.０１Ｍｐａ
〜０.３Ｍｐａとすると、膜面積は０.１ｍ²〜１５ｍ²と
程度が好ましい。

【００２８】中空糸膜の膜素材としては、例えば、シリ
コーン系、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリア
ミド系、ポリスルフォン系、セルロース系、ポリウレタ
ン系等の素材が好ましい。三層複合中空糸膜の非多孔質
膜の材質としては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリ４−メチルペンテン−１、ポリジメチ
ルシロキサン、ポリエチルセルロース、ポリフェニレン
オキサイド等が好ましい。このうち、ポリウレタンは製
膜性が良好で、溶出物が少ないので特に好ましい。

【００２９】中空糸膜の内径は５０〜１０００μｍが好
ましい。内径を５０μｍ以上にすれば、中空糸膜内を流
れる流体の流路抵抗が適度に小さくなり、流体の供給が
容易になる。また、１０００μｍ以下にすれば、溶解器
のサイズを小さくすることが可能になり、装置のコンパ
クト化の点で有利である。

【００３０】炭酸ガス溶解器に中空糸膜を使用する場
合、中空糸膜の中空側に炭酸ガスを供給し、外表面側に
温水を供給して炭酸ガスを溶解させる方法と、中空糸膜
の外表面側に炭酸ガスを供給し、中空側に温水を供給し
て炭酸ガスを溶解させる方法とがある。このうち、特に
後者の方法は、膜モジュールの形態にかかわらず、温水
中に炭酸ガスを高濃度で溶解できるので好ましい。

【００３１】本発明に用いる炭酸ガス溶解器として、多
孔質体からなる散気部が炭酸ガス溶解器内の底部に設置
された散気手段を有するものも使用できる。散気部に配
される多孔質体の材質や形状はどのようなものであって
も構わないが、その空孔率、すなわち多孔質体自体に存
在する空隙の多孔質体全体に対する体積割合が５〜７０
ｖｏｌ％であるものが好ましい。炭酸ガスの溶解効率を
より高めるためには空孔率が低い方が適しており、５〜
４０ｖｏｌ％であることがより好ましい。空孔率が７０
ｖｏｌ％以下であれば、炭酸ガスの流量制御が容易にな
り、ガス流量を適度に小さくでき、散気体から散気され
る炭酸ガスの気泡が巨大化することなく、溶解効率が低
下し難い。また、空孔率が５ｖｏｌ％以上であれば、炭
酸ガスの十分な供給量を維持でき、炭酸ガスの溶解が比
較的短時間ですむ傾向にある。

【００３２】また、多孔質体の表面における開口孔径
は、散気する炭酸ガスの流量制御、ならびに微細な気泡
を形成する為には、０.０１〜１０μｍであることが好
ましい。孔径が１０μｍ以下であれば、水中を上昇する
気泡が適度に小さくなり、炭酸ガスの溶解効率が向上す
る。また、０.０１μｍ以上にすれば、水中への散気量
が適度に多くなり、高濃度の炭酸水を得る場合でも比較
的短時間で済む。

【００３３】散気手段の散気部に配される多孔質体はそ
の表面積が大きいほど気泡を多数発生させることがで
き、炭酸ガスと原水との接触が効率良く進み、また気泡
が生成する前の溶解も生じるので溶解効率が高くなる。
したがって、多孔質体の形状にはこだわらないが、表面
積が大きなものが好ましい。表面積を大きくする手段と
しては、多孔質体を筒状にするとか、平板のような形状
にしてその表面に凹凸をつけるなど種々の方法がある
が、多孔質中空糸膜を用いることが好ましく、特に多孔
質中空糸膜を多数本束ねたようなものを利用することが
有効である。

【００３４】多孔質体の材質は、金属、セラミック、プ
ラスチックなど様々なものが挙げられるが、特に限定は
されない。ただし、親水性の材質のものは、炭酸ガスの
供給停止時に温水が表面の細孔から散気手段内へ侵入す
るので好ましくない。

【００３５】中空糸膜の外表面側に炭酸ガスを供給し、
中空側に温水を供給して炭酸ガスを溶解させる場合は、
逆流洗浄用の配管を設けてもよい。中空糸膜の中空部へ
の供給口にあたるポッティング開口端部にスケールが蓄
積した場合、そのスケールは逆流洗浄によって比較的簡
単に除去できる。

【００３６】本発明により製造する炭酸水に関して、そ
の炭酸ガス濃度は特に限定されない。先に述べた例にお
いては、希望する炭酸ガス濃度の値を装置に入力し、循
環ポンプ１により浴槽１１内の温水を循環させれば、あ
とは希望する炭酸ガス濃度に応じて装置が自動的に循環
時間を調節してくれるので、希望する炭酸ガス濃度の炭
酸水が浴槽１１内に満たされる。

【００３７】ただし、医学的な生理的効果を十分得るに
は、炭酸水の炭酸ガス濃度は、一般的には６００ｐｐｍ
以上は必要である。この点から、本発明において製造す
る炭酸水の炭酸ガス濃度も、６００ｐｐｍ以上であるこ
とが好ましい。一方、炭酸ガス濃度が高濃度になるほ
ど、炭酸ガスの溶解効率は低下し、しかも、ある程度の
濃度以上では生理的効果も横這いになる。この点から、
炭酸ガス濃度の上限は、１４００ｐｐｍ程度が妥当であ
る。

【００３８】本発明の炭酸水製造装置には、さらに気泡
発生装置または圧注装置を設けることができる。気泡発
生装置は浴水中にて気泡を発生させることにより、また
圧注装置は浴水中にて水流を発生させることにより、体
の患部に物理的な刺激を与え、そのマッサージ効果によ
り血行を促進させ、腰痛・肩こり・筋肉疲労などをやわ
らげる為のものである。このような装置は、現在各社で
販売され、病院・老健施設や家庭用に普及している。

【００３９】一方、本発明により製造する炭酸水は、水
中の炭酸ガスが経皮吸収され、血管を拡張し血行促進さ
せる作用を奏するものである。つまり、気泡や圧注によ
る作用を動的作用とすると、炭酸水による作用は静的作
用と言える。なお、炭酸水による治療は、気泡発生装置
や圧注装置と比べると物理的な刺激が無いので、体や患
部に無理な負担が無く副作用が少ないという利点があ
る。

【００４０】図１に示す例では、本発明の炭酸水製造装
置にさらに気泡発生装置を設け、一つのパッケージにユ
ニット化することによって、両機能を一つの装置で実施
できる多機能装置としたものである。気泡発生装置は、
少なくとも使用時には浴槽内の下部に配置される散気板
９と、その散気板９に空気を供給する為のコンプレッサ
ー８と、両者を連通する配管とからなる。コンプレッサ
ー９を起動することによって、散気板８から気泡が発生
し、入浴者の患部に物理的な刺激を与える。

【００４１】ただし、このような多機能装置において
は、浴槽に炭酸水を満たした時は気泡を発生させない方
が好ましい。気泡により浴槽内がかき乱され、炭酸水中
に溶解している炭酸ガスが空気中に蒸散し易く、瞬く間
に炭酸水の濃度が激減する傾向にあるからである。この
為、炭酸水製造の機能と、気泡発生の機能は併用せず
に、切替スイッチを設けて別々に実施することが好まし
い。

【００４２】また、図３は、本発明の炭酸水製造装置の
他の多機能装置の一例を示すものである。この圧注装置
は、少なくとも使用時には浴槽１１内に配置されるジェ
ットノズル１０と、そのジェットノズル１０に供給する
空気を吸い込むエジェクター１２と、両者を連通する配
管とからなる。このジェットノズル１０から水流または
気泡等が発生し、入浴者の患部に物理的な刺激を与え
る。この水流または気泡発生の機能は炭酸水の製造とは
併用せずに、切替弁１３により切り替えて、別々に実施
する。

【００４３】図１に示した装置においては、さらに自動
抜水手段が設けられている。この自動抜水手段は、具体
的には、炭酸ガス溶解器３内の中空糸膜のドレイン抜き
用配管と、その配管の途中に配された電磁弁（開放弁）
７とからなる。炭酸ガス溶解器３内においては、中空糸
膜の中空部から蒸発した水蒸気が、中空糸膜外側部で凝
縮してドレインが溜まり、このドレインが膜面を塞いで
有効なガス透過ができなくなる場合がある。自動抜水手
段は、電磁弁（開放弁）７を自動的かつ定期的に開い
て、炭酸ガス溶解器３内に溜まったドレインを装置外部
へ放出するものである。

【００４４】図１に示す例においては、例えば、炭酸ガ
ス溶解器３（中空糸膜面積０.６ｍ²）においては、運転
開始時（または終了時）に１秒間電磁弁７を開け、ドレ
インを外部へ放出する。この時、炭酸ガス電磁弁６を開
け、適度なガス圧（０.１５Ｍｐａ程度）にてドレイン
を放出する。毎回の運転時に外部放出するのは、頻度が
多過ぎ、炭酸ガスの浪費になる。したがって、運転時間
を積算し、４時間以上運転毎の次の運転開始時に、自動
的に抜水させる。

【００４５】このように、その装置に合致した時間とガ
ス圧を設定し、自動的にドレイン抜きを行なうことによ
って、従来技術のようにわざわざ手動でドレイン抜きを
実施する必要が無くなり、常時、有効な膜面積が確保さ
れ、高濃度の炭酸水を製造することができる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明を、実施例によって更に具体的
に説明する。

【００４７】＜実施例１＞図１に示したフローシートの
装置を用いて、次の通り炭酸水を製造した。炭酸ガス溶
解器３には、前述した三層複合中空糸膜［三菱レイヨン
(株)製、商品名ＭＨＦ］を有効総膜面積０.６ｍ²で内蔵
する溶解器を使用し、中空糸膜の外表面側に炭酸ガスを
供給し、中空側に原水を供給して炭酸ガスを溶解させる
手法をとった。また、循環ポンプ１としては、ダイヤフ
ラム式定量ポンプであるSHURflo社製の３ヘッドダイヤ
フラムポンプを使用した。

【００４８】そして、浴槽１１内に満たした水量１０
Ｌ、温度３５℃の温水を、循環ポンプ１により、流量５
Ｌ／ｍｉｎで循環させ、同時に炭酸ガス溶解器５へ炭酸
ガスを０.０５ＭＰａの圧力で供給した。この循環によ
り、浴槽１１内の温水の炭素ガス濃度は次第に高まって
いった。炭酸ガス濃度は、東亜電波工業製のイオンメー
ターＩＭ４０Ｓ、炭酸ガス電極ＣＥ−２３５により測定
した。この循環時間ごとの炭酸ガス濃度の測定結果を表
１に示す。なお、炭酸水の製造においては、自動抜粋機
能により自動的にドレイン抜きを実施し、ガス抜きも適
宜行なった。

【００４９】さらに、炭酸ガス供給圧力を０.１０ＭＰ
ａ、０.１５ＭＰａに変更したこと以外は、同様にして
炭酸水を製造した。この場合の循環時間および炭酸ガス
濃度も表２に示す。また、これらをグラフ化したものを
図４に示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】この表１に示すデータから、例えば、製造
しようとする炭酸水の目標炭酸ガス濃度が１０００ｐｐ
ｍであるならば、炭酸ガス供給圧力を０.０５ＭＰａ、
０.１０ＭＰａ、０.１５ＭＰａのそれぞれの場合、循環
の為の所要時間は表２に示すように決定される。

【００５２】

【表２】

【００５３】本発明においては、自吸性能を有する容積
式定量ポンプを用いているので、１０００ｐｐｍ程度の
高濃度の炭酸水であっても安定した循環が可能である。
したがって、再度、表２に示す３通りのガス供給圧力
で、それぞれ所要時間循環させたところ、１０００ｐｐ
ｍ程度の高濃度の炭酸水を製造することができた。

【００５４】＜比較例１＞循環ポンプ１として、ダイヤ
フラム式定量ポンプの代わりに渦巻きポンプを使用し、
さらにポンプ吸い込み口での圧力を正圧（押し込み）に
するために浴槽中の吸い込みホース先端部にも水中ポン
プ（渦巻き式）を付けたこと以外は、実施例１と同様に
して炭酸水を製造しようとした。しかし、高濃度の炭酸
水（１０００ｐｐｍ）に到達する前に、気泡発生により
ポンプが停止してしまった。

【００５５】運転開始から渦巻きポンプが気泡巻き込み
により停止してしまう迄の時間と、その停止時の炭酸ガ
ス濃度を表３に示す。

【００５６】

【表３】

【００５７】表３に示す結果から、渦巻きポンプを用い
ると、炭酸水が高濃度になって来て気泡によりポンプが
停止するので、１０００ｐｐｍ程度の高濃度のものを製
造できないことが分かる。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、容積式定量ポンプを用いるので、高濃度の炭酸水に
気泡が発生した場合でも、安定した循環が可能である。
また、複雑な制御は必要無く、装置の構成も非常に簡素
化でき、小型で且つ低コストで、高濃度の炭酸水を低コ
ストかつ簡便な操作で製造することができる。

【００５９】さらに、ワンパス型の装置に比べて、セッ
ティングが簡単であり、また低いガス供給圧力で、より
効率良く、低コストで炭酸水を製造できる。

【００６０】このような点から、本発明は、例えば浴槽
にお湯を溜め、装置の炭酸水循環用ホースを投入するだ
けで使用できるので、家庭用の炭酸水製造装置として非
常に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の循環型炭酸水製造装置を用いた場合の
一例を示すフローシートである。

【図２】三層複合中空糸膜の一例を示す模式図である。

【図３】本発明の循環型炭酸水製造装置を用いた場合の
一例を示すフローシートである。

【図４】実施例１における循環時間と炭酸ガス濃度の関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１循環ポンプ２プレフィルター３炭酸ガス溶解器４炭酸ガスボンベ５減圧弁６電磁弁７電磁弁８コンプレッサー９散気板１０ジェットノズル１１浴槽１２エジェクター１３切替弁１９非多孔質層２０多孔質層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹田哲愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 (72)発明者榊原巨規東京都港区港南一丁目６番41号三菱レイヨン株式会社内 (72)発明者森岡雄一山形県長井市成田2613 テクノ・モリオカ株式会社内Ｆターム(参考） 2D005 FA00 4C094 AA01 DD06 GG01 4G035 AA05 AB28 4G037 BA03 BB01 BB06 BD01 BD06 EA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭酸ガス溶解器と、循環用ポンプとを備
え、該循環用ポンプにより水槽中の水を該炭酸ガス溶解
器を介して循環させ、該炭酸ガス溶解器内に炭酸ガスを
供給して、該水中に炭酸ガスを溶解させる炭酸水製造装
置において、該循環用ポンプが、自吸性能を有する容積
式定量ポンプであることを特徴とする炭酸水製造装置。
【請求項２】炭酸ガス溶解器が、膜型炭酸ガス溶解器
である請求項１記載の炭酸水製造装置。
【請求項３】膜型炭酸ガス溶解器が、非多孔質ガス透
過性膜を含む炭酸ガス溶解器である請求項２記載の炭酸
水製造装置。
【請求項４】さらに気泡発生装置または圧注装置を備
える請求項１記載の炭酸水製造装置。
【請求項５】さらに自動抜水手段を備える請求項１記
載の炭酸水製造装置。
【請求項６】循環用ポンプにより水槽中の水を炭酸ガ
ス溶解器を介して循環させ、該炭酸ガス溶解器内に炭酸
ガスを供給して、該水中に炭酸ガスを溶解させる炭酸水
製造方法において、該循環用ポンプとして、自吸性能を
有する容積式定量ポンプを用いることを特徴とする炭酸
水製造方法。
【請求項７】あらかじめ容積式定量ポンプの循環流量
と、水槽内水量におけるガス供給圧力と水槽内の炭酸水
の炭酸ガス濃度と循環時間の相関データを記録し、炭酸
水の製造時には前記相関データに基づいて循環時間を調
節することにより、水槽内の炭酸水の炭酸ガス濃度を６
００ｐｐｍ〜１４００ｐｐｍの範囲内にする請求項６記
載の炭酸水製造方法。
【請求項８】炭酸ガスの供給圧力が０.０１〜０.３Ｍ
Ｐａの範囲内である請求項６記載の炭酸水製造方法。