JP2010046615A - 炭酸泉の製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度の炭酸ガスを含む炭酸泉を容易かつ安価に製造できる炭酸泉の製造方法および製造装置を提供する。
【解決手段】炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を製造する炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段１と、製造された炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にする酸性移行手段２とを備えている。炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段１は、水を電気分解することによってアルカリ水を製造するアルカリ水製造手段３と、製造されたアルカリ水に炭酸ガスを吹き込むことによって、アルカリ水に炭酸水素イオンを含有させる炭酸水素イオン含有手段４とを備えている。そして、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にするとによって、炭酸ガスが酸性水溶液中に溶解するので、高濃度の炭酸ガスを含む炭酸泉を容易かつ安価に製造できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭酸泉の製造方法および製造装置に関する。

炭酸泉は優れた保温作用があることから、古くから温泉を利用する浴場等で用いられている。炭酸泉の保温作用は、基本的には、含有炭酸ガスの末梢血管拡張作用により身体環境が改善されるためと考えられる。また炭酸ガスの経皮進入によって、毛細血管床の増加及び拡張が起こり、皮膚の血行を改善する。このため退行性病変及び末梢循環障害の治療に効果があるとされている。

このような炭酸泉を人工的に製造する製造方法の例として特許文献１や特許文献２に記載の技術が知られている。
特許文献１に記載の技術は、炭酸ガスを水に溶解させて炭酸泉を製造する炭酸泉の製造方法であって、気密タンクに水を供給すると共に加圧した炭酸ガスを供給し、加圧下で気密タンク内の水面上の炭酸ガスを水中に巻込んで攪拌することにより水中に炭酸ガスを溶解させて炭酸泉を生成し、続いて前記気密タンク内部の炭酸ガスを外部に開放した後、気密タンク内に生成した炭酸泉を供給することを特徴とするものである。

また、特許文献２に記載の技術は、温水と炭酸ガスを炭酸ガス溶解器に供給し、溶解器内で炭酸ガスを温水に溶解させる炭酸泉の製造方法において、炭酸ガス溶解器が、中空糸膜の両端を樹脂で固定し、中空糸膜の長手方向中央部に収束部、樹脂固定部に近い位置に中空糸膜外側部に連通した温水導入口、溶解器の中心に対し温水導入口と対称の位置に炭酸泉導出口及び中空糸膜の中空部と連通した一端に炭酸ガス導入口を各設けたことを特徴とするものである。
特開２００７−２８９４９２号公報 特許第３０４８５０１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、気密タンク内部の炭酸ガスを外部に開放した後、気密タンク内に生成した炭酸泉を供給するので、この炭酸泉中の炭酸ガスは、大部分が大気中に散逸してしまい、炭酸ガス濃度を１０００ｐｐｍ程度にすることは困難であった。
また、特許文献２に記載の技術では、高価な中空糸膜を使用しているので、炭酸泉の製造コストが高くなるとともに、中空糸膜は目詰まりが生じ易いので、交換が必要となりこの点においても製造コストが高くなる。
また、この技術でも炭酸泉中の炭酸ガス濃度を１０００ｐｐｍ程度にすることは困難であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、高濃度の炭酸ガスを含む炭酸泉を容易かつ安価に製造できる炭酸泉の製造方法および製造装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明に係る炭酸泉の製造方法は、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にすることによって、炭酸ガスを酸性水溶液中に溶解させて炭酸泉を製造することを特徴とする。

一般に炭酸（Ｈ₂ＣＯ₃）は水溶液中に存在し、水に炭素ガス（ＣＯ₂）を溶解することで生じる。
二酸化炭素と炭酸の平衡は、Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂⇔Ｈ₂ＣＯ₃⇔ＨＣＯ₃ ^-＋Ｈ⁺ となる。
そして、水溶液がアルカリ側になると（上記式において右側になると）、炭酸は炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）として存在し、酸性側になると（上記式において左側になると）炭酸ガス（ＣＯ₂）として溶解する。

したがって、本発明によれば、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にすることによって、炭酸ガスが酸性水溶液中に溶解するので、高濃度の炭酸ガスを含む炭酸泉を容易かつ安価に製造できる。

ここで、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液は、例えば、水を電気分解してアルカリ水を得、このアルカリ水に炭酸ガスを吹き込むことによって得てもよいし、水に炭酸塩（例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、クエン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム等）を溶解させることによって得てもよい。
また、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にするには、例えば、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を電気分解して酸性にしてもよいし、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液に、酸性水を混ぜることによって酸性にしてもよい。

また、本発明に係る炭酸泉の製造装置は、例えば図１に示すように、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にすることによって、炭酸ガスを酸性水溶液中に溶解させて炭酸泉を製造する炭酸泉の製造装置であって、
炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を製造する炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段１と、
この炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段１によって製造された炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にする酸性移行手段２とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段１によって、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を製造し、酸性移行手段２によって、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にするとによって、炭酸ガスが酸性水溶液中に溶解するので、高濃度の炭酸ガスを含む炭酸泉を容易かつ安価に製造できる。

ここで、炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段１は、例えば、水を電気分解することによってアルカリ水を製造するアルカリ水製造手段３と、
このアルカリ水製造手段３によって製造されたアルカリ水に炭酸ガスを吹き込むことによって、アルカリ水に炭酸水素イオンを含有させる炭酸水素イオン含有手段４とを備えた構成としてもよい。

また、酸性移行手段２は、例えば、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を電気分解して酸性にする電気分解手段２ａを備えた構成とすることができる。

本発明によれば、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にすることによって、炭酸ガスが酸性水溶液中に溶解するので、高濃度の炭酸ガスを含む炭酸泉を容易かつ安価に製造できる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る炭酸泉の製造装置の第１の実施の形態を示す概略構成図である。
炭酸泉の製造装置は、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にすることによって、炭酸ガスを酸性水溶液中に溶解させて炭酸泉を製造する炭酸泉の製造装置であり、炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段１と、酸性移行手段２とを備えている。

炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段１は、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を製造する手段であり、アルカリ水製造手段３と、炭酸水素イオン含有手段４とを備えている。
アルカリ水製造手段３は、水を電気分解することによってアルカリ水を製造する手段であり、電解槽５と、この電解槽５の電極５ａ，５ｂに接続された電源６とを備えている。電極５ａは陽極５ａであり、電極５ｂは陰極５ｂである。また、電解槽５は、水中のイオン種を通過させ、水そのものの通過は阻害する隔膜により２つに隔てられている。
電解槽５には、原水を流入させる流入管７が接続されており、この流入管７は先端部で２つに分岐し、一方の分岐管７ａは陽極５ａ側の電解槽５に接続され、他方の分岐管７ｂは陰極５ｂ側の電解槽５に接続されている。
また、流入管７は例えば水道管に接続されており、この流入管７には電解槽５への水の供給量を制御するバルブ８が設けられている。
また、陽極５ａ側の電解槽５には、排水管９が接続されており、陰極５ｂ側の電解槽５には供給管１０が接続されている。

そして、上記のようなアルカリ水製造手段３では、電解槽５に流入管７から水が流入したうえで、この電解槽５で電気分解を行う。
すると、陰極５ｂ側では水酸化イオン（ＯＨ⁻）が多くなり、アルカリ水が生成される。また、陽極５ａ側では水素イオン（Ｈ^＋）が多くなり、酸性水が生成される。
陰極５ｂ側で生成されたアルカリ水は、供給管１０によって、前記炭酸水素イオン含有手段４に供給される。

炭酸水素イオン含有手段４は、アルカリ水に炭酸ガスを吹き込むことによって、アルカリ水に炭酸水素イオンを含有させる手段であり、液化炭酸ガスが充填された炭酸ガスボンベ１２と、タンク１３とを備えている。炭酸ガスボンベ１２とタンク１３とは、途中にバルブ１４ａが介在された接続管１４によって接続されており、この接続管１４の先端部には炭酸ガスをアルカリ水中に吹き込む吹込み部１５が取り付けられている。吹込み部１５は多孔質のセラミックスで形成されたもので、炭酸ガスを細かい泡にしてアルカリ水中に吹き込むものである。
また、タンク１３は密閉型のものであり、リリーフ弁１３ａが取り付けられている。

そして、上記のような炭酸水素イオン含有手段４では、前記供給管１０からタンク１３内にアルカリ水が流入して所定量充填されると、炭酸ガスボンベ１２から接続管１４を通って炭酸ガスが吹込み部１５からアルカリ水中に吹き込まれる。
二酸化炭素と炭酸の平衡は、Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂⇔Ｈ₂ＣＯ₃⇔ＨＣＯ₃ ^-＋Ｈ⁺ となり、この式において左側が酸性側であり、左側がアルカリ性側である。したがって、アルカリ水に炭酸ガスを吹き込むと、アルカリ水に、炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）が溶解して含有することになる。これによって、タンク１３内のアルカリ水には、炭酸ガスの大部分が炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）となって含有している。
なお、アルカリ水から放出される若干の炭酸ガスはリリーフ弁１３ａから外部に放出される。

前記タンク１３には、接続管１６が接続されており、この接続管１６の先端部は浴槽１７に接続されている。これによって、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液は浴槽１７に貯留される。なお、接続管１６にはポンプを設け、このポンプによって炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を浴槽１７に供給するのが望ましい。
そして、この浴槽１７に貯留している炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を、前記酸性移行手段２によって酸性にする。

酸性移行手段２は、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を電気分解して酸性にする電気分解手段２ａを備えている。
電気分解手段２ａは、電解槽２０と、この電解槽２０の電極２０ａ，２０ｂに接続された電源２１とを備えている。電極２０ａは陽極２０ａであり、電極２０ｂは陰極２０ｂである。また、電解槽２０は、水中のイオン種を通過させ、水そのものの通過は阻害する隔膜により２つに隔てられている。
電解槽２０と浴槽１７とは流入管２２によって接続されており、この流入管２２は先端部で２つに分岐し、一方の分岐管２２ａは陽極２０ａ側の電解槽２０に接続され、他方の分岐管２２ｂは陰極２０ｂ側の電解槽２０に接続されている。なお、分岐管２２ａ，２２ｂにはそれぞれバルブ２３ａ，２３ｂが取り付けられている。
また、流入管２２の途中には、流量調整弁２４、ポンプ２５、ＰＨ計２６が取り付けられている。
また、陽極２０ａ側の電解槽２０と浴槽１７とは供給管２７によって接続されており、陽極２０ａ側の酸性水溶液が浴槽１７に供給されるようになっている。
一方、陰極２０ｂ側のアルカリ水溶液は接続管２８を通してタンク３０に貯留されるようになっている。
さらに、タンク３０には、途中にバルブ３１ａが取り付けられた排出管３１が接続されており、この排出管３１はタンク３２に接続されている。さらに、前記浴槽１７とタンク３２とは、途中にバルブ３３ａが取り付けられた排出管３３によって接続されている。

そして、上記のような酸性移行手段２の電気分解手段２ａでは、浴槽１７に貯留されている炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液が、ポンプ２６によって流入管２２を通って電解槽２０に供給され、この電解槽２０で電気分解が行われる。
すると、陽極２０ａ側では水素イオン（Ｈ^＋）が多くなり、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液が酸性へと移行し、酸性水溶液となる。
二酸化炭素と炭酸の平衡は、Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂⇔Ｈ₂ＣＯ₃⇔ＨＣＯ₃ ^-＋Ｈ⁺ となるので、この酸性水に炭酸ガスが溶解する。
炭酸ガスが溶解した酸性水溶液は供給管２７を通って浴槽１７に供給される。
このような工程を繰り返して行うことによって、浴槽１７には炭酸ガスが溶解した酸性水溶液が貯留していく。つまり、浴槽１７に炭酸泉が貯留されていく。

また、浴槽１７から流入管２２を通って電解槽２０に炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を供給する際に、ＰＨ計２６でこのアルカリ水溶液のＰＨを測定する。そして、このＰＨ値が４〜６となるまで、つまり酸性になるまで上記のような工程を繰り返して行う。ＰＨが４〜６で平衡状態となった酸性水溶液には、例えば炭酸ガスが１０００ｐｐｍ程度溶解する。
この炭酸ガスの量はタンク１３内のアルカリ水中に吹き込む炭酸ガス量によって調整できる。つまり、タンク１３内のアルカリ水中には、吹き込まれた炭酸ガス量に相当する炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）が溶解しているので、この炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にして炭酸ガスとして溶解させることによって、炭酸ガス量を例えば１０００ｐｐｍに容易に調整できる。

炭酸ガス量が１０００ｐｐｍに調整された炭酸泉は浴槽１７で使用されるが、使用済みの炭酸泉はバルブ３３ａを明けて排出管３３を通って、タンク３２に一時貯留する。このとき、炭酸泉は弱酸性となっている。
一方、前記陰極２０ｂ側の電解槽２０で生成されたアルカリ水溶液は接続管２８を通ってタンク３０に貯留され、このタンク３０からバルブ３１ａを開けて排出管３１を通って、タンク３２に一時貯留する。
したがって、タンク３０内では、使用済みの炭酸泉が中和されるので、この中和された炭酸泉を排水する。

本実施の形態によれば、炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段１によって、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を製造し、酸性移行手段２によって、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にするとによって、炭酸ガスが酸性水溶液中に溶解するので、高濃度の炭酸ガスを含む炭酸泉を容易かつ安価に製造できる。

（第２の実施の形態）
図２は、本発明に係る炭酸泉の製造装置の第２の実施の形態を示す概略構成図である。この図に示す炭酸泉の製造装置が、図１に示す第１の実施の形態の炭酸泉の製造装置と異なる点は、炭酸イオン含有手段４の構成であるので、以下ではこの構成について説明し、図１に示す炭酸泉の製造装置と共通部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

炭酸イオン含有手段４は、アルカリ水に炭酸ガスを吹き込むことによって、アルカリ水に炭酸水素イオンを含有させる手段であり、液化炭酸ガスが充填された炭酸ガスボンベ１２とカーボネータ３５とを備えている。
カーボネータ３５は加圧した水を容器内に噴射し、容器内で水と炭酸ガスとを混合して炭酸水を生成するものである。カーボネータ３５と浴槽１７とは接続管１６によって接続されているが、この接続管１６は、第１の実施の形態の炭酸泉の製造装置における接続管１６より長くなっている。このように接続管１６を長くすることによって、アルカリ水に炭酸ガスが効果的に溶解する。

このような炭酸水素イオン含有手段４では、前記供給管１０からカーボネータ３５にアルカリ水が供給され、このアルカリ水はカーボネータ３５の容器内に噴出する。一方、炭酸ガスボンベ１２から接続管１４を通って炭酸ガスが前記容器に吹き込まれることで、アルカリ水に炭酸ガスが吹き込まれ、この炭酸ガスがアルカリ水に溶解する。

本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、第１の実施の形態で使用しているタンク１３が必要ないので、その分装置をコンパクトにすることができるという効果が得られる。

（第３の実施の形態）
図３は、本発明に係る炭酸泉の製造装置の第３の実施の形態を示す概略構成図である。この図に示す炭酸泉の製造装置が、図１に示す第１の実施の形態の炭酸泉の製造装置と異なる点は、炭酸イオン含有手段４の構成であるので、以下ではこの構成について説明し、図１に示す炭酸泉の製造装置と共通部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

炭酸イオン含有手段４は、アルカリ水に炭酸ガスを吹き込むことによって、アルカリ水に炭酸水素イオンを含有させる手段であり、液化炭酸ガスが充填された炭酸ガスボンベ１２とタンク１３と噴水装置３６とを備えている。
噴水装置３６は、一端部をタンク１３内のアルカリ水中に挿入するとともに、他端部をアルカリ水の液面から上方に突出させたパイプ３６ａと、このパイプ３６の途中に設けられたポンプ３６ｂとを備えている。パイプ３６ａは、その一端部をアルカリ水中に上方から挿入したうえで、タンク１３の上部を貫通して外部に配置し、さらに、タンク１３の下部を貫通してアルカリ水中に挿入し、他端部をアルカリ水の液面から上方に突出させている。このパイプ１３の他端部にはノズルが取り付けられている。

このような炭酸イオン含有手段４では、前記供給管１０からタンク１３内にアルカリ水が流入して所定量充填されると、ポンプ３６ｂによってアルカリ水を汲み上げて、パイプ３６ａの他端部のノズルからアルカリ水の液面上から噴出させる。
一方、炭酸ガスボンベ１２から接続管１４を通って炭酸ガスは、タンク１３内の上部に吹き込まれ、この炭酸ガスが前記ノズルから噴出したアルカリ水に吹き込まれ、この炭酸ガスがアルカリ水に溶解する。

本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、炭酸ガスがノズルから噴出したアルカリ水に吹き込まれるので、炭酸ガスをより効果的にアルカリ水に溶解させることができるという効果が得られる。

（第４の実施の形態）
図４は、本発明に係る炭酸泉の製造装置の第４の実施の形態を示す概略構成図である。
この図４に示す炭酸泉の製造装置は、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にすることによって、炭酸ガスを酸性水溶液中に溶解させて炭酸泉を製造する炭酸泉の製造装置であって、炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段４１と、酸性移行手段４２とを備えている。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段４１は、水槽１７と、この水槽１７中の水に投入される炭酸水素ナトリウム等の炭酸塩と、この炭酸塩を投入する図示しない投入手段とを備えている。投入手段は炭酸塩が充填された容器と、この容器に形成されて水槽中に炭酸塩を投入する投入口とから構成されている。なお、投入口は蓋により開閉可能となっている。また、水槽１７としては例えば浴槽１７を使用できる。

そして、上記のような炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段４１では、水槽（浴槽）１７に水を充填したうえで、炭酸水素ナトリウムを投入すると、水槽１７には、炭酸水素イオンを含有するアルカリ水溶液が生成される。

酸性移行手段４２は、電解槽４３と、この電解槽４３の電極４３ａ，４３ｂに接続された電源４４とを備えている。電極４３ａは陽極４３ａであり、電極４３ｂは陰極４３ｂである。また、電解槽４３は、水中のイオン種を通過させ、水そのものの通過は阻害する隔膜により２つに隔てられている。
電解槽４３と水槽１７とは流入管４５によって接続されており、この流入管４５は先端部で２つに分岐し、一方の分岐管４５ａは陽極４３ａ側の電解槽４３に接続され、他方の分岐管４５ｂは陰極４３ｂ側の電解槽４３に接続されている。なお、分岐管４５ａ，４５ｂにはそれぞれバルブ４６ａ，４６ｂが取り付けられている。また、流入管４５の途中には、ポンプ４７と図示しないＰＨ計が取り付けられている。

また、陽極４３ａ側の電解槽４３には供給管５０ａが接続され、陰極４３ｂ側の電解槽４３には供給管５０ｂが接続されている。供給管５０ａ，５０ｂの先端部は水槽１７内に挿入されている。
供給管５０ａ，５０ｂの途中にはガス溜り部５１ａ，５１ｂが設けられており、このガス溜り部５１ａ，５１ｂには、タンク５２ａ，５２ｂが接続されている。このタンク５２ａ，５２ｂと、前記分岐管４５ａ，４５ｂとは接続管５３ａ，５３ｂによって接続されている。この接続管５３ａ，５３ｂにはバルブ５４ａ，５４ｂが設けられている。
また、ガス溜り部５１ａ，５１ｂにはそれぞれリリーフ弁５５が設けられている。また、供給管５０ａ，５０ｂにはバルブ５６ａ，５６ｂが設けられている。

そして、上記のような酸性移行手段４２では、図４（ａ）に示すように、浴槽１７に貯留されている炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液が、ポンプ４７によって流入管４５を通って電解槽４３に供給され、この電解槽４３で電気分解が行われる。
すると、陽極４３ａ側では水素イオン（Ｈ^＋）が多くなり、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液が酸性へと移行し、酸性水溶液となる。
二酸化炭素と炭酸の平衡は、Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂⇔Ｈ₂ＣＯ₃⇔ＨＣＯ₃ ^-＋Ｈ⁺ となるので、この酸性水に炭酸ガスが溶解する。なお、酸性水溶液から出てくる炭酸ガスはガス溜り部５１ａに一部溜まったうえで、リリーフ弁５５から外部に放出される。
そして、炭酸ガスが溶解した酸性水溶液は供給管５０ａを通って浴槽１７に供給される。
このような工程を繰り返して行うことによって、浴槽１７には炭酸ガスが溶解した酸性水溶液が貯留していく。つまり、浴槽１７に炭酸泉が貯留されていく。

なお、浴槽１７に貯留されている炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液をポンプ４７によって流入管４５を通して電解槽４３に供給する場合、バルブ４６ａは開いた状態を維持しておくが、バルブ４６ｂは陰極４３ｂ側の電解槽４３に炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液が充填されるまで開いておき、充填後は閉じる。
また、電気分解を行っている間、バルブ５６ａは開いておき、バルブ５３ａは閉じておく。これによって、炭酸ガスが溶解した酸性水溶液は供給管５０ａを通って浴槽１７に供給される。
さらに、電気分解を行っている間、バルブ４６ｂとバルブ５６ｂは閉じておき、バルブ５４ｂは開いておく。

また、浴槽１７から流入管４５を通して電解槽２０に炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を供給する際に、ＰＨ計でこのアルカリ水溶液のＰＨを測定する。そして、このＰＨ値が４〜６となるまで、上記のような工程を繰り返して行う。ＰＨが４〜６で平衡状態となった酸性水溶液には炭酸ガスが例えば１０００ｐｐｍ程度溶解する。
この炭酸ガスの量は水槽１７に投入する炭酸水素ナトリウムの量によって調整できる。つまり、水槽１７の水中には、投入された炭酸水素ナトリウム量に相当する炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）が溶解して含有しているので、この炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にして炭酸ガスとして溶解させることによって、炭酸ガス量を例えば１０００ｐｐｍに容易に調整できる。

炭酸ガス量が１０００ｐｐｍに調整された炭酸泉は浴槽１７で使用されるが、使用後の炭酸泉は弱酸性となっている。
この状態で図４（ｂ）に示すように、バルブ４６ａとバルブ５６ａを閉じるとともに、バルブ４６ｂとバルブ５６ｂを開く。また、バルブ５４ａを開くとともに、バルブ５４ｂを閉じる。
すると、浴槽１７内の使用済みの炭酸泉は、ポンプ４７によって流入管４５、分岐管４５ｂを通って陰極４３ｂ側の電解槽４５に流入し、この電解槽４５で電気分解される。すると、陰極４３ｂ側では水酸化イオン（ＯＨ⁻）が多くなっていき、炭酸泉が中和される。このような電気分解の最中、使用済みの炭酸泉は浴槽１７から電解槽４３へと、この電解槽４３から浴槽１７へと循環しているが、この際に、ＰＨ計で炭酸泉のＰＨを測定し、このＰＨ値が７となるまで、つまり中和するまで電気分解を行う。ＰＨが７で平衡状態となったら、浴槽１７内の炭酸泉を排出する。

本実施の形態によれば、炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段４１によって、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を製造し、酸性移行手段４２によって、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にするとによって、炭酸ガスが酸性水溶液中に溶解するので、高濃度の炭酸ガスを含む炭酸泉を容易かつ安価に製造できる。

（第５の実施の形態）
図５は、本発明に係る炭酸泉の製造装置の第５の実施の形態を示す概略構成図である。
この図に示す炭酸泉の製造装置は、図１に示す炭酸泉の製造装置における酸性移行手段２の代わりに、図４に示す炭酸泉の製造装置における酸性移行手段４２を設けたものである。
したがって、この実施の形態の炭酸泉の製造装置においては、図１および図２に示すものと共通部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。

本実施の形態の炭酸泉の製造装置では、タンク１３と水槽１７との間に、ＰＨ調整タンク６０が設けられている。このＰＨ調整タンク６０にはＰＨ計６１が取り付けられている。また、ＰＨ調整タンク６０には、タンク６２が接続されており、このタンク６２は陽極５ａ側の電解槽５に接続管６３を介して接続されている。この接続管６３にはバルブ６４が設けられており、タンク６２とＰＨ調整タンク６０とを接続する接続管にもバルブ６５が設けられている。

そして、本実施の形態の炭酸泉の製造装置では、供給管１０からタンク１３内にアルカリ水が流入して所定量充填されると、炭酸ガスボンベ１２から接続管１４を通って炭酸ガスが吹込み部１５からアルカリ水中に吹き込まれ、これによって、アルカリ水に、炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）が溶解して含有し、このアルカリ水がバルブ６６を通ってＰＨ調整タンク６０に流入する。
一方、陽極５ａ側の電解槽５で生成された酸性水は、接続管６３を通ってタンク６２に貯留される。
そして、この酸性水をバルブ６５を開いてＰＨ調整タンク６０に流入させることによって、前記アルカリ水のＰＨ値を所望の値（ＰＨ４〜６）に調整する。これは、ＰＨ調整タンク６０内のアルカリ水をＰＨ計６１で測定しながら、バルブ６５の開閉量を調整して酸性水をＰＨ調整タンク６０内流入させることによって行う。

このようにしてＰＨ値が調整された、炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）が溶解しているアルカリ水溶液をポンプ６６によって、浴槽１７に供給する。
そして、第４の実施の形態と同様にして、酸性移行手段４２によって、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性へと移行して、酸性水溶液とし、この炭酸ガスが溶解した酸性水は浴槽１７に供給される。つまり、炭酸泉が浴槽１７に供給される。
そして、使用済みの炭酸泉は第４の実施の形態と同様にして中和して浴槽１７から排出する。

本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果が得られる他、ＰＨ調整タンク６０でＰＨ値が調整された、炭酸水素イオン（ＨＣＯ₃ ^-）が溶解しているアルカリ水を浴槽１７に供給するので、浴槽１７の炭酸ガスの濃度を正確に調整することができるという効果が得られる。

（第６の実施の形態）
図６は、本発明に係る炭酸泉の製造装置の第６の実施の形態を示す概略構成図である。
この図６に示す炭酸泉の製造装置は、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にすることによって、炭酸ガスを酸性水溶液中に溶解させて炭酸泉を製造する炭酸泉の製造装置であって、炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段７１と、酸性移行手段７２とを備えている。

炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段７１は、水槽７３と、この水槽７３内の水に投入される炭酸水素ナトリウムによって構成されている。水槽７３は足が漬かる程度の容量にものである。
そして、炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段７１では、水槽７３に水を充填したうえで、炭酸水素ナトリウムを投入すると、水槽７３には、炭酸水素イオンを含有するアルカリ水溶液が生成される。

酸性移行手段７２は、第１の実施の形態における電解槽２０と同様の電解槽２０を備えている。陽極２０ａ側の電解槽２０と水槽７３とは供給管７４ａおよび流入管７５ａによって接続されており、陰極２０ｂ側の電解槽２０と水槽７３とは供給管７４ｂおよび流入管７５ｂによって接続されている。
流入管７５ａ，７５ｂには、ポンプ７６ａ，７６ｂ、バルブ７７ａ，７７ｂ、バルブ７８ａ，７８ｂが設けられている。

そして、上記のような酸性移行手段４２では、水槽７３に貯留されている炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液が、ポンプ７６ａ，７６ｂによって流入管７５ａ，７５ｂを通って電解槽２０に供給され、この電解槽２０で電気分解が行われる。
すると、陽極２０ａ側では水素イオン（Ｈ^＋）が多くなり、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液が酸性へと移行し、酸性水溶液となる。
二酸化炭素と炭酸の平衡は、Ｈ₂Ｏ＋ＣＯ₂⇔Ｈ₂ＣＯ₃⇔ＨＣＯ₃ ^-＋Ｈ⁺ となるので、この酸性水に炭酸ガスが溶解する。
そして、炭酸ガスが溶解した酸性水溶液は供給管７４ａを通って水槽７３に供給される。
このような工程を繰り返して行うことによって、水槽７３には炭酸ガスが溶解した酸性水溶液が貯留していく。つまり、水槽７３に炭酸泉が貯留されていく。

なお、水槽７３に貯留されている炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液をポンプ７６ａによって流入管７５ａを通して電解槽２０に供給する場合、バルブ７７ａ，７８ａは開いた状態を維持しておくが、バルブ７７ｂ，７８ｂは陰極２０ｂ側の電解槽２０に炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液が充填されるまで開いておき、充填後は閉じる。
また、電気分解を行っている間、７７ａ，７８ａは開いておき、バルブバルブ７７ｂ，７８ｂは閉じておく。これによって、炭酸ガスが溶解した酸性水溶液は供給管７４ａを通って水槽７３に供給される。

この水槽７３を使用する場合、まず、水槽７３内の水に炭酸水素ナトリウムを投入した後、水槽７３に足を挿入する。水槽７３内の水はアルカリ性となっているので、このアルカリ水によって足の角質が除去される。
そして、酸性移行手段４２によって水槽７３内には炭酸泉が供給されていく。そして使用済みの炭酸泉は弱酸性となっている。
この状態で、バルブ７７ａ，７８ａを閉じるとともに、バルブ７７ｂ，７８ｂを開く。
すると、水槽７３内の使用済みの炭酸泉は、ポンプ７６ｂによって流入管７５ｂを通って陰極２０ｂ側の電解槽２０に流入し、この電解槽２０で電気分解される。すると、陰極２０ｂ側では水酸化イオン（ＯＨ⁻）が多くなっていき、炭酸泉が中和される。このような電気分解の最中、使用済みの炭酸泉は水槽７３から電解槽２０へと、この電解槽２０から水槽７３へと循環しているが、この際に炭酸泉がしだいに中和していく。そしてこの中和した水槽７３内の炭酸泉を排出する。

本実施の形態によれば、炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段７１によって、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を製造し、酸性移行手段７３によって、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にするとによって、炭酸ガスが酸性水溶液中に溶解するので、高濃度の炭酸ガスを含む炭酸泉を容易かつ安価に製造できる。

本発明の第１の実施の形態の炭酸泉の製造装置を示す概略構成図である。 本発明の第２の実施の形態の炭酸泉の製造装置を示す概略構成図である。 本発明の第３の実施の形態の炭酸泉の製造装置を示す概略構成図である。 本発明の第４の実施の形態の炭酸泉の製造装置を示す概略構成図である。 本発明の第５の実施の形態の炭酸泉の製造装置を示す概略構成図である。 本発明の第６の実施の形態の炭酸泉の製造装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１，４１，７１ 炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段
２，４２，７２ 酸性移行手段
２ａ 電気分解手段
３ アルカリ水製造手段
４ 炭酸水素イオン含有手段
５，２０，４３ 電解槽

Claims (7)

1. 炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にすることによって、炭酸ガスを酸性水溶液中に溶解させて炭酸泉を製造することを特徴とする炭酸泉の製造方法。
2. 炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液は、水を電気分解してアルカリ水を得、このアルカリ水に炭酸ガスを吹き込むことによって得られることを特徴とする請求項１に記載の炭酸泉の製造方法。
3. 炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液は、水に炭酸塩を溶解させることによって得られることを特徴とする請求項１に記載の炭酸泉の製造方法。
4. 炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を電気分解して酸性にすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の炭酸泉の製造方法。
5. 炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にすることによって、炭酸ガスを酸性水溶液中に溶解させて炭酸泉を製造する炭酸泉の製造装置であって、
   炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を製造する炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段と、
   この炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段によって製造された炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を酸性にする酸性移行手段とを備えることを特徴とする炭酸泉の製造装置。
6. 前記炭酸水素イオン含有アルカリ水溶液製造手段は、水を電気分解することによってアルカリ水を製造するアルカリ水製造手段と、
   このアルカリ水製造手段によって製造されたアルカリ水に炭酸ガスを吹き込むことによって、アルカリ水に炭酸水素イオンを含有させる炭酸水素イオン含有手段とを備えることを特徴とする請求項５に記載の炭酸泉の製造装置。
7. 前記酸性移行手段は、炭酸水素イオンを含むアルカリ水溶液を電気分解して酸性にする電気分解手段を備えていることを特徴とする請求項５または６に記載の炭酸泉の製造装置。

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