JP5087408B2 - 炭酸ガス溶解液製造方法、製造装置および炭酸水 - Google Patents
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Description
また炭酸ガスの経皮進入によって毛管血管床の増加および拡張が起こり、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。
なお、炭酸泉については、従来より種々の論文が発表されている(たとえば、非特許文献1、非特許文献2参照)。
また、同論文によれば、炭酸浴の直接作用として、印象深い2つの効果が観察されると記載している。すなわち、一つは、皮膚表面の無数の水泡と、2つ目は皮膚紅潮(碓井虚血性の境界によって、CO2泉に浸されていない生体部位とはっきり区別できる)ということである。水泡は無数の炭酸水泡で、毛皮のように皮膚に密着し、「ガス刷子」と表現されている。
特許文献1に記載の炭酸泉の製造方法は、散気手段を有する炭酸ガス溶解器に温水を供給し、温水中に浸漬された散気手段の散気部より炭酸ガスを気泡として放出して温水に溶解させて炭酸泉を製造する方法において、炭酸ガス溶解器内で加圧下で炭酸ガスを温水に溶解させた後、得られた炭酸泉をガス分離器へ送り、大気圧まで減圧し、該分離器で炭酸泉より揮散した炭酸ガスを圧縮器へ導いて回収し、この回収した炭酸ガスを前記炭酸ガス溶解器へ導いて温水へ溶解させる方法である。
また、他の散気手段としては、先端が遮断された多孔管の周囲を取り巻くようにして中 空糸膜集合体が配置されたものが知られており、多孔管内に流入した温水が、多孔管周面に設けられた孔から流出して中空糸膜と接触することにより、炭酸ガスの導入口から中空糸膜の中空部を経て注入された炭酸ガスを温水に溶解するようになっている。
したがって、温水等に含まれている不純物等の細かい粒子が、散気手段の多孔質体や中空糸膜に詰まり易く、散気手段を交換したり掃除したりする必要があり、手間がかかるという問題があった。
さらに、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器が必要であるので、装置自体が大型化するとともに、コストがかかるという問題もある。
しかも、従前の炭酸泉の製造方法は、炭酸ガスボンベを使い、加圧された炭酸ガスを水に溶解させる構造のもので、水に溶解されない炭酸ガスがそのまま必要以上に大気に放出され、近年の炭酸ガスの削減に反し、それ故に、地球全体の環境の面からも問題があった。
なお、炭酸ガスボンベを用いずに水溶液中に炭酸ガスを発生させる手法としては、従前より炭酸塩と酸とを組み合わせた炭酸ガス発生物を配合した浴用剤などが知られている(例えば特許文献2参照)。
特に、シュウ酸水溶液を単純に電気分解しただけでは、炭酸ガスがそのまま外気中に抜けてしまい、水溶液中に炭酸ガスの気泡が多く溶解できない。また、炭酸ガスの経皮進入ということを鑑みれば、炭酸ガス気泡はより微小な粒径のものが好適と考えられる。
この特許出願による手段は、電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、電解槽内に充填しておいたシュウ酸水溶液を電気分解して炭酸ガスを発生させるとともにシュウ酸水溶液中で超音波を印加させて、発生した炭酸ガスの気泡から微小気泡を形成し、この微小気泡をシュウ酸水溶液中に溶解させることを特徴とするものである。
そこで、本発明者等は、このような課題を解決すべく鋭意研究した結果、水溶液を最初からアルカリ性にしておけば、電気分解にも時間がかからないのではないかと考え、実際に水溶液をアルカリ性にしておいて電気分解すると、陽極、陰極より反応するガスの出方が非常に早いとの知見を得た。
そして、水溶液をアルカリ性にするものとして、シュウ酸カリウムが炭酸ガスを発生させるのに好適であるとの見解にたち、シュウ酸カリウムを電気分解して、炭酸ガスの発生を見たところ、電気分解してできた水溶液に手を漬けてみても、全く皮膚の表面に泡がつかず、また皮膚紅潮も見られないという結果に終わった。
すなわち、本発明の方法は、電極を備えた電解槽内において、第1の水溶液を電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、電気分解して、上記水溶液中に電子が不足した状態の酸化場を作り、この酸化場となった状態の第1の水溶液中にカルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜて、酸化場となった状態の第1の水溶液中に電子を与えて還元させ、カルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスを発生させることを特徴とする。
本発明によれば、電解槽内に充填された第1の水溶液が電気分解により電子が不足した状態(酸化場)となる。この電子が不足した状態となった酸化場の第1の水溶液中にカルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜると、第1の水溶液中では、電子を補う反応が進み、カルボン酸が酸化されて、水溶液中に炭酸ガスが発生する。
たとえば、カルボン酸の一つであるシュウ酸の反応は次のような反応となる。
(COOH)2→2CO2+2H++2e−
電気分解により酸化場となった第1の水溶液では、電子を補うための上記の反応が進み、炭酸ガスの生成反応が促進することとなる。
そして、このような本発明によれば、炭酸ガスの生成反応が促進されて水溶液中に炭酸ガスが溶解されていくので、従来の炭酸泉製造方法のような散気手段や、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器等を必要としない。
したがって、炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造することができる。
本発明においても、電解槽内に充填された第1の水溶液が電気分解により電子が不足した状態(酸化場)の第1の水溶液と、カルボン酸を溶解した第2の水溶液とを混ぜることにより、この水溶液中では、電子を補う反応が進み、カルボン酸が酸化されて、水溶液中に炭酸ガスが爆発的に発生する。
たとえば、カルボン酸の一つであるシュウ酸の反応では次のような反応となる。
(COOH)2→2CO2+2H++2e−
電気分解により酸化場となった第1の水溶液と、カルボン酸を溶解した第2の水溶液との混合水の中では、電子を補うための上記の反応が進み、炭酸ガスの生成反応が促進される。
そして、このような本発明によれば、炭酸ガスの生成反応が促進されて水溶液中に炭酸ガスが溶解されていくので、従来の炭酸泉製造方法のような散気手段や、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器等を必要としない。
したがって、炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造することができるものである。
pH値6以上であると、炭酸ガスは安定して発生するが、pH値が6以下であるとイオンに溶けて炭酸ガスの濃度がなくなるからである。
すなわち、電極の陽極では、次の反応が進む。
2HCO3 −→2CO2+H2O+2e−+2O2
pH値が6以上であると、上記炭酸ガスが細かい泡となって電気分解された液中に残るが、pH値が6以下であると、この反応が戻って、CO2の濃度がなくなる。
本発明方法によれば、第1の水溶液の電気分解をpH値6以上まで行い、炭酸ガスを安定して発生させた後、電気分解した第1の水溶液中に細かい泡となった炭酸ガスを残し、この第1の水溶液中に、第2の水溶液を、pH値5〜7までの範囲となるように水溶液の量を調整して酸化場となった状態の第1の水溶液中に加える手段をとるため、細かい泡となって残った炭酸ガスと、第1の水溶液中でカルボン酸が酸化されて分解して爆発的に生じた炭酸ガスとが一緒になって、水溶液中の炭酸ガス濃度を高める効果がある。
また第2の水溶液を加えた後のpH値が5〜7の範囲内である弱酸性領域であるため、肌に対しても優しい水溶液となるなどの効果がある。
本発明方法においては、第2の水溶液を加える前に、予め第1の水溶液のpH値を5〜7の範囲となるよう調整しておいて、第2の水溶液を加える手段をとるため、第2の水溶液でpH値をpH値5〜7の間に調整する必要がなく、これにより、第2の水溶液の濃度を低くしても、炭酸ガスの生成反応を促進することができる。
本発明においては、pH値が7に近づく度に第1の水溶液のpH値を下げる酸性の溶液を加えて、第1の水溶液のpH値をアルカリの範囲にもっていかないようにして常にpH6〜7の弱酸性領域に保持するように調整しつつ第1の水溶液中に電子が不足した状態の酸化場を作るため、炭酸ガスが安定して発生する酸化場を常に長い間保持することができ、カルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜた際に、酸化場となった状態の第1の水溶液中へ多くの電子を与えて還元させることができ、これにより、第2の水溶液中に含有されるカルボン酸を酸化させ、水溶液中への炭酸ガスの発生をより多く促進させることができる。
pH値の代わりに酸化還元電位を電気分解を行う際の基準値とすることもでき、酸化還元電位がマイナスmVの値になるまで行うようにすれば、第1の水溶液が電気分解により電子が不足した状態の酸化場となり、カルボン酸を溶解した第2の水溶液とを混ぜることにより、この水溶液中では、電子を補う反応が進み、カルボン酸が酸化されて、水溶液中に炭酸ガスが爆発的に発生することとなる。
本発明によれば、第1の水溶液の電気分解を酸化還元電位がマイナスmVの値まで行い、炭酸ガスを安定して発生させた後、電気分解した第1の水溶液中に細かい泡となった炭酸ガスを残し、この第1の水溶液中に、第2の水溶液を、加える手段をとるため、細かい泡となって残った炭酸ガスと、第1の水溶液中でカルボン酸が酸化されて分解して爆発的に生じた炭酸ガスとが一緒になって、水溶液中の炭酸ガス濃度を高める効果がある。
本発明によれば、第1の水溶液中に炭酸塩を加えることにより、炭酸塩が分解して反応し、第1の水溶液のpH値が上がり、電気分解が促進されるとともに、炭酸塩の反応により生じた炭酸ガスと、酸化場の中で第2の水溶液を混ぜることにより生じた炭酸ガスとが共存して、水溶液中の炭酸ガス濃度を高める効果がある。
NaHCO3→Na++HCO3 −
HCO3 −+H+→H2CO3→CO2+H2O
本発明によれば、第1の水溶液には、カルボン酸とそのカルボン酸の1価の陽イオンの塩を溶解させておくため、電気分解を続けても、溶液自身のpH変化を最小ならしめるような緩衝作用を発揮するため、安全安定な電気分解をすることができる効果がある。
なお、1価の陽イオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビシウム、セシウム、フランシウムなどが挙げられる。
酸味のある果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつを主要成分とする水溶液とした場合には、これら酸味のある果汁に含まれるクエン酸、リンゴ酸、酒石酸、茶葉の抽出液に含まれるシュウ酸が分解し、炭酸ガスが水溶液中に生じることとなる。
なお、酸味のある果汁としては、みかん、夏みかん、オレンジ(バレンシア)、グレープフルーツ、レモン、ライム、リンゴ、ブドウ、もも、あんず、さくらんぼ、イチゴ、パイナップル、パッションフルーツ、ばなな、うめ、メロンなどが挙げられる。
そして、これら酸味のある果汁もしくは茶葉の抽出液を用いた場合には、より安全な炭酸ガス溶解液を作ることができる。
本発明では、酸味をもった果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつを主要成分とする第1の水溶液と炭酸水素ナトリウムとが反応して炭酸ガスが発生し、またこの第1の水溶液のpH値が上がることにより、電気分解が促進され、炭酸塩の反応により生じた炭酸ガスと、酸化場の中で第2の水溶液を混ぜることにより生じた炭酸ガスとが共存して、水溶液中の炭酸ガス濃度が高まる。
そして、このような本発明によれば、炭酸ガスの生成反応が促進されて水溶液中に炭酸ガスが溶解されていくので、従来の炭酸泉製造方法のような散気手段や、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器等を必要としない。
したがって、炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造することができるものである。
つまり、アルカリ水溶液の電気分解によって発生した酸素と水素と、シュウ酸水溶液のシュウ酸との化学反応による炭酸ガスの微小気泡の爆発的な発生によって、多量の炭酸ガスの微小気泡が発生する。
したがって、炭酸ガスの微小気泡が溶解した炭酸ガス溶解液を製造するのに炭酸泉の製
造方法のような散気手段や、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器等を必要としない。よって、微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造できる。
また、水溶液中にシュウ酸イオンがあらかじめ電離しているので、より短時間で炭酸ガ
ス溶解液を製造することができる。
また、このようにして製造された炭酸水(炭酸泉)では、電気分解して発生した酸素と水素と、シュウ酸水溶液のシュウ酸との化学反応による炭酸ガスの微小気泡の発生により、炭酸ガスの気泡が、水溶液中に溶解されているため、この炭酸ガスの微小気泡が溶解されたシュウ酸水溶液では、当該水溶液中に手を入れると、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を得ることができる。
このときのメカニズムとしては、次のことが考えられる。
すなわち、シュウ酸カリウムを水溶液に溶解すると、シュウ酸カリウムが溶解した段階で水溶液は、アルカリ水溶液となり、このアルカリ水溶液を電気分解すると、水素、酸素、炭酸ガスが発生する。
この反応式は、たとえば以下である。
HCO3 −→CO2+OH−
あるいは
(COO−)2→2CO2+O2+2e−
となり、この反応式によって生じた非常に小さなCO2ガスのナノ粒子に、次に起こるシュウ酸などのカルボン酸が分解して生じるCO2が、あらかじめ存在するCO2のナノ粒子を核としてCO2ガスの泡が成長するためと考えられる。
そして、この反応式によって、後に加えるシュウ酸と、電気分解して酸化場となったシュウ酸水溶液のシュウ酸との化学反応による炭酸ガスの微小気泡の爆発的な発生によって、多量の炭酸ガスの微小気泡が発生するものである。
したがって、炭酸ガスの微小気泡が溶解した炭酸ガス溶解液を製造するのに炭酸泉の製
造方法のような散気手段や、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器等を必要としない。よって、微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造できる。
また、水溶液中にシュウ酸イオンがあらかじめ電離しているので、より短時間で炭酸ガ
ス溶解液を製造することができる。
したがって、微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造できる。
すなわち、電極7a、7bを備えた電解槽2内において、第1の水溶液を電解槽2内の電極7a、7b間に直流電圧を印加することにより、電気分解していくと、上記水溶液中は電子が不足した状態の酸化場となって、第1の水溶液はアルカリ性になっていくが、測定器11によって、pH値もしくは酸化還元電位が測定されるので、これらの測定値によって、例えば、pHが5〜6.8領域でシュウ酸水溶液の追加を停止するなど、弱酸性の炭酸ガス水溶液を容易に得ることができる。
したがって、微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造できる。
本発明では、電解槽2Aに充填した水溶液を電気分解装置3Aにより電気分解し、測定器11によって、pH値もしくは酸化還元電位を測定することにより、水溶液を適正な酸化場の状態に制御することができる。
また制御装置3Aによって、充填容器50中のカルボン酸を溶解した水溶液を電解槽2Aに入れるように制御するため、炭酸泉を容易に製造することができる。
そして、このような装置によっても、炭酸泉の製造方法のような散気手段や、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器等を必要とすることがないため、微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造できる。
反応槽51を浴槽とすれば、一般住宅の風呂への適用性を高めることができる。
第1の水溶液を、カルボン酸とそのカルボン酸の1価の陽イオンの塩を溶解させた水溶液とすると、この水溶液自身が緩衝液となるため、第1の水溶液の電気分解によっても、pHが強アルカリのような範囲に傾くことがなく、中性の炭酸水として、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を生み出すことができ、毛細血管床の増加および拡張を起こさせ、皮膚の血行の改善を促進することができる。
これら酸味のある果汁もしくは茶葉の抽出液には、カルボン酸が含まれており、前述したような炭酸水を作る上で、環境にも優しく、人体にも安全な炭酸水とすることができる。
なお、400ppm以下の場合には、このような特有効果を生み出すことができないため、炭酸水の濃度を400ppm以上の濃度とすることによって、一定粒径の炭酸ガス微小気泡が溶解されたシュウ酸を主成分とする炭酸水としての効果を損なうことのない炭酸水を提供することができるものである。
したがって、炭酸ガスボンベを使わない環境に対しても優しく、炭酸ガスの微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液を容易に短時間でしかも低コストでかつ不要な炭酸ガスを大気中に放出することなく環境に優しく炭酸水を製造できる。
また、このようにして製造された炭酸ガスの微小気泡が溶解されたシュウ酸水溶液を主成分とする炭酸水は、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を生み出すことができ、毛細血管床の増加および拡張を起こさせ、皮膚の血行の改善を促進することができる。
まず、炭酸ガス溶解液の原料となる原料水溶液について説明する。
原料水溶液としては、電気分解をする第1の水溶液と、電気分解によって電子が不足した状態の酸化場となった状態の第1の水溶液中に混ぜるカルボン酸を溶解した第2の水溶液とがあるが、これらの水溶液としては、例えば、酸味のある果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつを主要成分とする水溶液などが用いられる。
なお、酸味のある果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつを主要成分とする水溶液とした場合には、これら酸味のある果汁に含まれるクエン酸、リンゴ酸、酒石酸、茶葉の抽出液に含まれるシュウ酸が分解し、炭酸ガスが水溶液中に生じることとなるのである。
ここで、酸味のある果汁としては、みかん、夏みかん、オレンジ(バレンシア)、グレープフルーツ、レモン、ライム、リンゴ、ブドウ、もも、あんず、さくらんぼ、イチゴ、パイナップル、パッションフルーツ、ばなな、うめ、メロンなどが挙げられる。
これら果汁には、天然果汁の中に次のような量のクエン酸、リンゴ酸、酒石酸が含まれている(最新果汁・果実飲料事典 日本果汁協会監修 朝倉書店発行1997年10月1日第1刊参照)。
すなわち、みかん(温州みかん)ではクエン酸0.96%、リンゴ酸0.05%、夏みかんではクエン酸1.96%、リンゴ酸0.05%、オレンジ(バレンシア)ではクエン酸0.98%、グレープフルーツでは、クエン酸1.33%、リンゴ酸0.08%、レモンでは、クエン酸6.08%、リンゴ酸0.08%、ライムではクエン酸6.9%、リンゴ(国光)ではクエン酸0.02%、リンゴ酸0.51%、ブドウ(コンコード)ではリンゴ酸0.65%、酒石酸0.43%、もも(水密)では、リンゴ酸0.63%、あんずでは、リンゴ酸1.64%、さくらんぼ(ナポレオン)では、リンゴ酸0.67%、イチゴではクエン酸0.91%、リンゴ酸0.1%、パイナップルではクエン酸0.84%、リンゴ酸0.12%、パッションフルーツではクエン酸2.14%、バナナではクエン酸0.32%、リンゴ酸0.37%、うめではクエン酸3.3%、リンゴ酸1.1%、メロンではクエン酸0.%、リンゴ酸0.01%である。
カルボン酸には、シュウ酸、酢酸、クエン酸、コハク酸、マロン酸、フマル酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸などが挙げられる。
なお、1価の陽イオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビシウム、セシウム、フランシウムなどが挙げられる。
具体的には、シュウ酸とシュウ酸カリウム、酢酸と酢酸ナトリウム、クエン酸とクエン酸ナトリウム、コハク酸とコハク酸ナトリウム、マロン酸とマロン酸ナトリウム、フマル酸とフマル酸ナトリウム、乳酸と乳酸ナトリウム、リンゴ酸とリンゴ酸ナトリウム、酒石酸と酒石酸ナトリウムの組み合わせなどが挙げられる。
また、緩衝液の組み合わせとしては、上述した例に限定されることはなく、外から酸もしくは塩基が加えられたとき、これに抗して溶液自身のpH変化を最小ならしめようとする性質を持つ溶液であれば、本発明に適用できることは言うまでもない。
C2O4 2−→2CO2+2e−
(COOH)2→2CO2+2H++2e−
なお、以下の説明では、第1の水溶液としてシュウ酸カリウム水溶液を用いた場合について説明する。
図1に示す炭酸ガス溶解液製造装置1は、シュウ酸カリウム水溶液が充填される電解槽2と、電気分解装置3と、超音波発生装置4と、これら電気分解装置3と超音波発生装置4を制御する運転制御装置10(12)と、電解槽2に充填されたシュウ酸カリウム水溶液のpH(水素イオン濃度指数)を計測するpH測定器11とを備えている。
S=I×t×(1/9.65×104)×1/n・・・・・・(1)
となる。なお、Iはアンペア、tは秒、nはシュウ酸の価数を示し、n=2である。
前記電極7a、7bは、それぞれ白金で形成されており、電極(陽極)7aはコイル状に形成され、電極(陰極)7bは棒状に形成されている。また、電極7a,7bは前記蓋2bに形成された2つの孔をそれぞれ貫通して、電解槽本体2a内のシュウ酸水溶液中に挿入されている。
この超音波振動子4bの先端部(下端部)は、蓋2bを貫通して電解槽本体2a内のシュウ酸水溶液中に挿入されている。超音波振動子4bを挿入する場合、コイル状に形成された電極7aの内側に、コイルの中心軸とほぼ同軸に挿入する。また、超音波振動子4bの下端は、電極7aの上端側に位置するように配置され、超音波振動子4bの先端より印加される超音波が電極7a全体に行き渡るようにするのが好ましい。
なお、この超音波発生装置4は、陽極側の電極7aから発生する炭酸ガスの粒径を小さくする上で好ましいが、本発明では、この超音波発生装置4は必ずしも必要はない。
なお、炭酸ガスの微小気泡の粒径は、超音波発生装置4の超音波の強さと超音波を当てる時間によりコントロールできるものである。
なお、実施例では、pH測定器11はpHを測定するものとしてその機能を説明しているが、本発明では、pH値だけでなく、酸化還元電位(ORP)も測定できるような機能を備ええた測定器を用いても良いことは言うまでもない。
シュウ酸カリウム水溶液の濃度は0.1モル(mol/l)〜2モルまで可能であるが、溶存される炭酸ガスの濃度を考慮して、水溶液の濃度を設定すれば良い。
じっくり皮膚に炭酸ガスの泡を付けるのであれば、0.1モル(mol/l)程度の電気分解で十分であり、0.1モル(mol/l)以下であると、後の工程でシュウ酸を加えて爆発的に炭酸ガスを発生させたとしても、炭酸泉として皮膚に泡を付け、紅潮現象を生じさせる上では不十分であり、また濃度が2モル以上であると、常温ではシュウ酸カリウムが完全に溶解しないため、最大値としては2モルまでが好適である。
そして、この場合、運転制御装置10によって、電気分解装置3の電源装置5から電極7a,7bに流す電流と時間とを予め設定しておく。
この場合の電流と時間は、電気分解するシュウ酸カリウムの量と濃度、電極の大きさ等により設定される。本発明者等の実験では、電気分解するシュウ酸カリウムの量が多く、濃度が高い場合には、電流も大きく(例えば5A程度)、時間も長くなる。
また、シュウ酸カリウムを電気分解することにより生じる炭酸ガスの微小気泡の粒径の範囲を一定範囲にするために、超音波発生装置4の超音波の強さを設定しておく。
一方、電気分解を行うと同時に、超音波発生装置4を起動して、超音波振動子4bから超音波を発生させる。すると、この超音波が電極7aで発生する炭酸ガスの気泡に作用することによって、この気泡が破裂して微小気泡が形成されるとともに、この微小気泡がシュウ酸カリウム水溶液中に溶解する。
また、陰極側の電極7bからは水素が発生し、この水素の一部はシュウ酸カリウム水溶液中に溶存することとなる。
そして、この状態においては、電解槽2内に充填された第1の水溶液が電気分解により電子が不足した状態(酸化場)となる。
なお、電極から発生する炭酸ガスの気泡が充分に微小である場合には、超音波発生装置4は用いなくともよい。
また、シュウ酸カリウム水溶液は、既にシュウ酸イオンと、カリウムイオンとに電離するので、電気分解のエネルギーが初期にシュウ酸の電離に用いられることがなく、すみやかに炭酸ガスが生成される。このように、シュウ酸カリウムを用いることで、より短時間に炭酸ガスを発生させることができる。
そこで、本発明(本実施例)では、さらに、大量の炭酸ガスを得るために、電気分解した原料水溶液すなわち第1の水溶液(シュウ酸カリウム水溶液)に、第2の水溶液としてシュウ酸水溶液を加える。
すると、以下の化学反応式によって、炭酸ガスの気泡が発生する。
(COOH)2+O2+H2→2CO2+2H2O・・・・・・(1)
前記陽極では、C2O4 2-→2CO2+2e-なる電気化学反応によって電子が生じるので、この電子と水が反応して、つまり水が電気分解されて、陰極での以下の電気化学反応式によって水素が発生し、この水素が前記(1)式で使用される。
2H2O+2e-→H2+2OH-・・・・・・(2)
また、原料水溶液がアルカリ性である場合に、前記(2)式の水酸イオン(OH-)が陽極で以下の式のような電気化学反応によって酸素が発生し、この酸素が前記(1)式で使用される。
4OH-→2H2O+O2+4e-
すなわち、第1の水溶液中では、
HCO3 −→CO2+OH−
あるいは
(COO−)2→2CO2+O2+2e−
となり、この反応式によって生じた非常に小さなCO2ガスのナノ粒子に、次に起こるシュウ酸などのカルボン酸が分解して生じるCO2が、あらかじめ存在するCO2のナノ粒子を核としてCO2ガスの泡が成長する。
そして、この反応式によって、後に加えるシュウ酸と、電気分解して酸化場となったシュウ酸水溶液のシュウ酸との化学反応による炭酸ガスの微小気泡の爆発的な発生によって、多量の炭酸ガスの微小気泡が発生するものである。
また実施例では、炭酸ガスの微小気泡が溶解した炭酸ガス溶解液を製造するのに炭酸泉の製造方法のような散気手段や、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器等を必要としない。よって、微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造できる。
また、水溶液中にシュウ酸イオンがあらかじめ電離しているので、より短時間で炭酸ガス溶解液を製造することができる効果もある。
また、電気分解装置3のコイル状の電極7aの内側に、超音波発生装置4の超音波振動子4bが挿入されているので、電極7aから発生した炭酸ガスの気泡に、効率良くかつ均一に超音波を作用させて、微小気泡を形成することができる。したがって、シュウ酸カリウム水溶液の電気分解時には、微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液を効率よく製造できる。
これらの図に示す炭酸ガス溶解液製造装置が、図1に示す炭酸ガス溶解液製造装置1と異なる点は、電極の形状や配置状態、超音波振動子の配置状態であるので、以下ではこれらの点について詳しく説明し、その他の共通部分については同一符号を付してその説明を省略または簡略化する。
なお、pH測定器11は、実施例では、酸化還元電位(ORP)も合せて測定できるようになっていることは言うまでもない。
電極25a,25b,26a,26bの上端部には、それぞれ略L字型の導体28の一片部が接合されており、該導体28の他片部は上方に延出して、電解槽2の上方に突出している。そして、これら導体28の他片部の上端部に前記配線6,6が接続されている。
また、電極25aと電極25bとは所定の隙間をもって平行離間して配置されており、同様に、電極26aと電極26bとは所定の隙間をもって平行離間して配置されている。
なお、これら電極25,26の配置は図示例に示すように、垂直に配置しても良いが、水平方向に配置する構成としても良い。そして、電極25,26を水平方向に配置する場合には、電極自身に適宜な孔を形成して、電極より生じる気泡が上に通過するようにすることもできる。
超音波振動子4bの保持部4cは、基台22に立設された支柱22aにアーム22bを介して支持されている。アーム22bは支柱22aに沿って上下動可能でかつ左右に首振り可能であり、ハンドル22cを締付けることによって、支柱22aの上下方向の所定位置で固定でき、かつ、左右方向に首振り不能に固定できるようになっている。これによって、超音波振動子4bの上下、左右の位置を調整できるようになっている。
またここで、第1の水溶液としては、これらカルボン酸と、カルボン酸の1価の陽イオンとの組み合わせからなる緩衝液とすることが好ましく、1価の陽イオンとしては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビシウム、セシウム、フランシウムなどが挙げられる。
具体的には、シュウ酸とシュウ酸カリウム、酢酸と酢酸ナトリウム、クエン酸とクエン酸ナトリウム、コハク酸とコハク酸ナトリウム、マロン酸とマロン酸ナトリウム、フマル酸とフマル酸ナトリウム、乳酸と乳酸ナトリウム、リンゴ酸とリンゴ酸ナトリウム、酒石酸と酒石酸ナトリウムの組み合わせなどが挙げられる。
第1の水溶液中に炭酸塩を加えることにより、炭酸塩が分解して反応し、第1の水溶液のpH値が上がり、電気分解が促進されるとともに、炭酸塩の反応により生じた炭酸ガスと、酸化場の中で第2の水溶液を混ぜることにより生じた炭酸ガスとが共存して、水溶液中の炭酸ガス濃度を高める効果があるためである。
NaHCO3→Na++HCO3 −
HCO3 −+H+→H2CO3→CO2+H2O
この電気分解は、第1の水溶液のpH値が6以上まで行うことが好ましい。
pH値6以上であると、炭酸ガスは安定して発生するが、pH値が6以下であるとイオンに溶けて炭酸ガスの濃度がなくなるからである。
すなわち、電極の陽極では、次の反応が進む。
2HCO3 −→2CO2+H2O+2e−+2O2
pH値が6以上であると、上記炭酸ガスが細かい泡となって電気分解された液中に残るが、pH値が6以下であると、この反応が戻って、CO2の濃度がなくなる。
また、この電気分解中に炭酸水素ナトリウムを入れると、酸性の第1の水溶液との反応によって炭酸ガスが生じるが、電気分解に支障があることはない。
じっくり皮膚に炭酸ガスの泡を付けるのであれば、0.1モル(mol/l)程度の電気分解で十分であり、0.1モル(mol/l)以下であると、後の工程でシュウ酸を加えて爆発的に炭酸ガスを発生させたとしても、炭酸泉として皮膚に泡を付け、紅潮現象を生じさせる上では不十分である。
但し、果汁もしくは茶葉の抽出液を用いた場合には、この濃度は0.1モル(mol/l)以下となるが、この場合には、炭酸塩を用いて、炭酸ガスを発生させ、酸化場を作るようにすれば、第1の水溶液中に溶存される炭酸ガスの量が増えるため、次に行う第2の水溶液を入れたときには、これら第1の水溶液中に溶存される炭酸ガスが核となってできる炭酸ガスが数多く発生するために、炭酸泉として皮膚に泡を付け、紅潮現象を生じさせる上では十分な炭酸ガスの濃度(400ppm以上)となる。
ここで、第1の水溶液と第2の水溶液との反応によって生じる炭酸ガスの微小気泡の粒径の範囲を一定範囲にするために、超音波発生装置4の超音波の強さを設定しておいても良い。
そして、この酸化場となった状態の第1の水溶液中にカルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜれば、酸化場となった状態の第1の水溶液中に電子を与えて還元させ、カルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスを発生させることが可能となるものである。
ここで、第2の水溶液に溶解するカルボン酸は、第1の水溶液に溶解するカルボン酸と同様に、例えば、シュウ酸、酢酸、クエン酸、コハク酸、マロン酸、フマル酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸などが挙げられる。
また、この第2の水溶液には、酸味のある果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつを主要成分とする水溶液としても良く、具体的な酸味のある果汁としては、みかん、夏みかん、オレンジ(バレンシア)、グレープフルーツ、レモン、ライム、リンゴ、ブドウ、もも、あんず、さくらんぼ、イチゴ、パイナップル、パッションフルーツ、バナナ、うめ、メロンなどが挙げられる。
たとえば、カルボン酸の一つであるシュウ酸の反応は次のような反応となる。
(COOH)2→2CO2+2H++2e−
電気分解により酸化場となった第1の水溶液では、電子を補うための上記の反応が進み、炭酸ガスの生成反応が促進することとなる。
このような実施例の方法によれば、第1の水溶液の電気分解をpH値6以上まで行い、炭酸ガスを安定して発生させた後、電気分解した第1の水溶液中に細かい泡となった炭酸ガスを残し、この第1の水溶液中に、第2の水溶液を、pH値5〜7までの範囲となるように水溶液の量を調整して酸化場となった状態の第1の水溶液中に加える手段をとるため、細かい泡となって残った炭酸ガスと、第1の水溶液中でカルボン酸が酸化されて分解して爆発的に生じた炭酸ガスとが一緒になって、水溶液中の炭酸ガス濃度を高める効果がある。
また第2の水溶液を加えた後のpH値が5〜7の範囲内である弱酸性領域であるため、肌に対しても優しい水溶液となるなどの効果がある。
このような方法を採れば、第2の水溶液を加える前に、予め第1の水溶液のpH値を5〜7の範囲となるよう調整しておいて、第2の水溶液を加える手段をとるため、第2の水溶液でpH値をpH値5〜7の間に調整する必要がなく、これにより、第2の水溶液の濃度を低くい場合(酸性が強くない場合)でも、pH値5〜7の範囲内の中で、炭酸ガスの生成反応を促進することができる。
したがって、炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造することができる。
また、実施例の炭酸ガス溶解液製造装置21によれば、電極が薄板状であり、陽極側と陰極 側との2つの電極25a,25b、26a、26bで構成された組電極25,26が複数設けられているので、炭酸ガス、酸素、水素を大量に発生させることができる。
また、組電極25,26の間に超音波震動子4bが配置されているので、電極25a、26aから発生した炭酸ガスの気泡に、効率良くかつ均一に超音波を作用させて微小気泡を形成することができる。したがって、大量の微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液(原液)を効率よく製造できる。
そして、このあとに、第2の水溶液を加えれば良い。
酸化還元電位を基準に電気分解しても、第1の水溶液が電気分解により電子が不足した状態の酸化場となることは同じであり、カルボン酸を溶解した第2の水溶液とを混ぜることにより、この水溶液中では、電子を補う反応が進み、カルボン酸が酸化されて、水溶液中に炭酸ガスが爆発的に発生することとなる。
まず、電解槽本体2a内にシュウ酸カリウム水溶液を充填し、この充填されているシュウ酸カリウム水溶液を電気分解する。
じっくり皮膚に炭酸ガスの泡を付けるのであれば、0.1モル(mol/l)程度の電気分解で十分であり、0.1モル(mol/l)以下であると、後の工程でシュウ酸を加えて爆発的に炭酸ガスを発生させたとしても、炭酸泉として皮膚に泡を付け、紅潮現象を生じさせる上では不十分である。
また濃度が2モル以上であると、常温ではシュウ酸カリウムが完全に溶解しないため、最大値としては2モルまでが好適である。
そして、運転制御装置10によって、電気分解装置3の電源装置5から電極25a,25b、26a、26bに流す電流と時間とを予め設定しておくとともに、シュウ酸カリウムを電気分解することにより生じる炭酸ガスの微小気泡の粒径の範囲を一定範囲にするために、超音波発生装置4の超音波の強さを設定しておく。
一方、電気分解を行うと同時に、超音波発生装置4を起動して、超音波振動子4bから超音波を発生させる。すると、この超音波が電極25a、26aで発生する炭酸ガスの気泡に作用することによって、この気泡が破裂して微小気泡が形成されるとともに、この微小気泡がシュウ酸カリウム水溶液中に溶解する。
また、陰極側の電極25b、26bからは水素が発生し、この水素の一部はシュウ酸カリウム水溶液中に溶存することとなる。
なお、電極から発生する炭酸ガスの気泡が充分に微小である場合には、超音波発生装置4は用いなくともよいことは言うまでもない。
また、シュウ酸カリウム水溶液は、既にシュウ酸イオンと、カリウムイオンとに電離するので、電気分解のエネルギーが初期にシュウ酸の電離に用いられることがなく、すみやかに炭酸ガスが生成される。このように、シュウ酸カリウムを用いることで、より短時間に炭酸ガスを発生させることができる。
また、組電極25,26の間に超音波震動子4bが配置されているので、電極25a、26aから発生した炭酸ガスの気泡に、効率良くかつ均一に超音波を作用させて微小気泡を形成することができる。したがって、大量の微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液(原液)を効率よく製造できる。
また、シュウ酸カリウム水溶液は、既にシュウ酸イオンと、カリウムイオンとに電離するので、電気分解のエネルギーが初期にシュウ酸の電離に用いられることがなく、すみやかに炭酸ガスが生成される。このように、シュウ酸カリウムを用いることで、より短時間で炭酸ガスを発生させることができる。
したがって、このシュウ酸の化学反応による炭酸ガスの微小気泡の爆発的な発生と、上述したシュウ酸カリウム水溶液の電気分解による炭酸ガスの微小気泡の発生とによって、多量の炭酸ガスの微小気泡が水溶液中に溶存されることとなる。
これらの図に示す炭酸ガス溶解液製造装置が、図1に示す炭酸ガス溶解液製造装置1と異なる点は、電極の形状や配置状態、超音波振動子の配置状態であるので、以下ではこれらの点について詳しく説明し、その他の共通部分については同一符号を付してその説明を省略または簡略化する。
また、充填容器50の吐出口は電解槽2Aに連結されており、この吐出口と電解槽2Aとの間の管路59には充填容器50から吐出される第2の水溶液の量を調整する調整バルブ55が設けられている。
さらに、反応槽51には、反応槽内の水溶液を取り出すための吐出配管60が設けられており、この配管60にはバルブ56が設けられている。
また反応槽51としては、浴槽とすることが好ましい。浴槽そのものを反応槽51とすれば、家庭用の風呂を炭酸泉風呂とすることが容易にできるためである。
さらに、実施例では、pH測定器11にも信号ケーブル3Eが接続され、充填容器50からの吐出量を調整する調整バルブ55にも信号ケーブル3Fが接続され、pHあるいは酸化還元電位による信号を受けて、第2の水溶液を管路58に流す吐出量を、調整バルブ55の操作によって調整できるようになっている。
また充填容器50内には第2の水溶液を充填しておく。
これらに使う2つの水溶液としては、前述した水溶液を用いれば良い。
一例として、酸味をもった果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつを主要成分とする第1の水溶液と炭酸水素ナトリウムを入れ、循環ポンプ52を作動させて、配管経路にある第1の水溶液を循環させる。
また、同時に電解槽2A内の電極7a,7b間に電気分解装置3Aより直流電圧を印加し、第1の水溶液である果汁もしくは茶葉の抽出液を主要成分とする水溶液を電気分解し、この水溶液に含まれるカルボン酸を電気分解しつつ、電解槽2A内の第1の水溶液のpH値をpH値6以上まで行い、電解槽2A内の第1の水溶液を電子が不足した状態の酸化場を作る。
実施例では、炭酸水素ナトリウムが酸により反応して炭酸ガスが発生するが、以下の反応によって生じたナトリウムイオンが果汁に含まれるカルボン酸との組み合わせで緩衝作用を発揮するため、pH値を上げない効果がある。
NaHCO3→Na++HCO3 −
HCO3 −+H+→H2CO3→CO2+H2O
なお、第2の水溶液には、予め酸性の強いクエン酸、酢酸などを水溶液として用いるようにすれば、後のpH値を弱酸性の範囲にする上で制御が容易になるので、好ましい。
これらの操作は、予め制御装置3Aにプログラムしておいた制御により行い、実際には、第1の水溶液と、第2の水溶液とをそれぞれ充填しておいて、制御装置3Aを作動させる操作により行われることになる。
すなわち、電極を備えた電解槽2A内において、第1の水溶液を電解槽2A内の電極7a,7b間に直流電圧を印加することにより、電気分解しつつ、第1の水溶液のpH値をpH値7付近まで上げていき、pH値が7に近づく度に充填容器50より第2の水溶液を吐出していき、第1の水溶液のpH値を常に下げるように操作する。
そしてこの操作を続けることにより、第1の水溶液のpH値をアルカリの範囲にもっていかないようにして常にpH6〜7の弱酸性領域に保持するように調整しつつ第1の水溶液中に電子が不足した状態の酸化場を作り、この酸化場となった状態の第1の水溶液中にカルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜて、酸化場となった状態の第1の水溶液中に電子を与えて還元させ、第2の水溶液中に含有されるカルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスを発生させるものである。
このような方法においては、pH値が7に近づく度に第1の水溶液のpH値を下げる酸性の溶液を加えて、第1の水溶液のpH値をアルカリの範囲にもっていかないようにして常にpH6〜7の弱酸性領域に保持するように調整しつつ第1の水溶液中に電子が不足した状態の酸化場を作るため、炭酸ガスが安定して発生する酸化場を常に長い間保持することができ、カルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜた際に、酸化場となった状態の第1の水溶液中へ多くの電子を与えて還元させることができ、これにより、第2の水溶液中に含有されるカルボン酸を酸化させ、水溶液中への炭酸ガスの発生をより多く促進させることができる。
なお、この操作で使う第1の水溶液及び第2の水溶液は前述した水溶液を適宜組み合わせて使えば良い。
特に、実施例では、循環ポンプ52が、電解槽2Aで電気分解される第1の水溶液を、反応槽51と、電解槽2Aとの間で循環させるため、電解槽2A内に一定量の水溶液が常に流入して多くの水溶液が効率良く電気分解されていくので、水溶液の電解効率が上がり、また循環される水溶液が反応槽51に一度貯留される構成となるので、第2の水溶液が充填容器51から流れたときに、この反応槽51で第1の水溶液と第2の水溶液とが反応し、炭酸ガスが爆発的に反応槽51内で生じることとなる。
したがって、炭酸泉の製造方法のような散気手段や、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器等を必要とすることがない。
また、微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造できる。
本実施例では、電解槽2Aに充填した水溶液を電気分解装置3Aにより電気分解し、測定器11によって、pH値もしくは酸化還元電位を測定することにより、水溶液を適正な酸化場の状態に制御することができる。
さらに制御装置3Aによって、充填容器50中のカルボン酸を溶解した水溶液を電解槽2Aに入れるように制御するため、炭酸泉を容易に製造することができる。
また反応槽51を浴槽とすれば、家庭での炭酸泉浴が容易にできる効果がある。
すなわち、カルボン酸を溶解した第1の水溶液を電気分解すると、水素、酸素、炭酸ガスが発生する。
この反応式は、たとえば以下である。
HCO3 −→CO2+OH−
あるいは
(COO−)2→2CO2+O2+2e−
となり、この反応式によって生じた非常に小さなCO2ガスのナノ粒子に、次に起こるシュウ酸などのカルボン酸が分解して生じるCO2が、あらかじめ存在するCO2のナノ粒子を核としてCO2ガスの泡が成長するためと考えられる。
そして、この反応式によって、後に加えるシュウ酸と、電気分解して酸化場となったシュウ酸水溶液のシュウ酸との化学反応による炭酸ガスの微小気泡の爆発的な発生によって、多量の炭酸ガスの微小気泡が発生するものである。
(実施例1)
上記のようにして炭酸ガス溶解液を製造する実験として、図2に示すような装置を用いて、シュウ酸カリウム(K2C2O4)を2モル含有する原料水溶液500mlを電解槽2に充填し、超音波発生装置(トミー精工製、型番UD-200)4によって、超音波を発生させるとともに、電気分解装置3によって30分間電気分解を行った。このときの電流は4.5A,電圧は0.18Vで設定した。
一方、電気分解後のシュウ酸カリウム水溶液のpH値を測定したところ、当該pH値は8.75であった。
次に、電気分解を行ったシュウ酸カリウム水溶液(原料水溶液)に、pH値が4.9のシュウ酸水溶液を加えた。なお、このシュウ酸水溶液は予め水酸化カリウム(KOH)によりpH値を調整しておいた。
原料水溶液は当初強アルカリであるが、シュウ酸水溶液を加えて中和していくと、上述したように、
(COOH)2+O2+H2→2CO2+2H2O
なる反応が起こり、炭酸ガスの微小気泡が爆発的に発生する。
そして、原料水溶液が弱酸になったところで、シュウ酸水溶液の追加を停止することによって、大量の炭酸ガスの微小気泡が溶解した人間の肌に対して優しい炭酸ガス溶解液となる。
また実施例では、炭酸ガスの微小気泡が溶解した炭酸ガス溶解液を製造するのに炭酸泉の製造方法のような散気手段や、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器等を必要としない。よって、微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造できる。
また、水溶液中にシュウ酸イオンがあらかじめ電離しているので、より短時間で炭酸ガス溶解液を製造することができる効果もある。
まず、計測装置100は、図6に示すように、炭酸ガスの微小気泡が分散する炭酸水を測定対象溶液として入れた容器200と、飽和水酸化カルシウム水溶液を入れた5の本の容器(1番目の炭酸ガス吸収容器210、2番目の炭酸ガス吸収容器220、3番目の炭酸ガス吸収容器230、4番目の炭酸ガス吸収容器240、5番目の炭酸ガス吸収容器250)とが配列されてなる。
なお、測定対象溶液は、上記により作成した2モルのシュウ酸カリウムにて製造したものである。
真空ポンプを駆動して炭酸ガス吸収容器内210、220、230、240、250の空気を吸引すると、炭酸ガス吸収容器210、220、230、240、250内が減圧され、流入管410、420、430、440、450及び流出管510、520、530、540、550を介して測定対象溶液を入れた容器200から炭酸ガスが順番に炭酸ガス吸収容器210、220、230、240、250内に流入する。
<A>検量線の作成
濃度既知の炭酸ナトリウム水溶液を用いて、検量線を作成した。なお、濁度は透過光測定法により算出した。
(A1)炭酸ナトリウム水溶液の作成
日本薬局方品の乾燥炭酸ナトリウム1.036gに、二酸化炭素が溶存していない脱気蒸留水を加えて1Lとし、1036ppmの炭酸ナトリウム水溶液を得た。Na2CO3の分子量は106、CO2の分子量は44であるので、1036ppmの炭酸ナトリウム水溶液のCO2濃度は、1036×44/106=430.0ppmとなる。
日本薬局方品の水酸化カルシウム3gに、二酸化炭素が溶存していない脱気冷蒸留水を加えて1Lとし、空気中の二酸化炭素が溶解しないように密閉容器内で1時間時々振り混ぜた後に静置して水酸化カルシウムを得た。Ca(OH)2の分子量は76であるので、水酸化カルシウム水溶液の濃度は0.04mol/Lとなる。
(A1)の炭酸ナトリウム水溶液0.1ml,0.2ml,0.3ml,0.4ml,0.5ml,0.6ml,0.7mlを、それぞれ(A2)の水酸化カルシウム水溶液4.0mlに加え、白濁した水溶液の吸光度(450nm)を計測した。
各溶液のCO2濃度は、それぞれ430×0.1/(0.1+4.0)=10.49ppm、430×0.2/(0.2+4.0)=20.48ppm、430×0.3/(0.3+4.0)=30.00ppm、430×0.4/(0.4+4.0)=39.09ppm、430×0.5/(0.5+4.0)=47.78ppm、430×0.6/(0.6+4.0)=56.09ppm、430×0.7/(0.7+4.0)=64.04ppm、と算出した。
標準カオリン1ppm溶液(濁度1度)の吸光度(450nm)が0.434であるので、(A3)で計測した吸光度に2.303(=1÷0.434)を乗じて濁度を算出した。
CO2濃度をx軸に、濁度をy軸にプロットし、検量線を作成した(図7)。得られた検量線の式は
y=0.018316x+0.00049…(3)
であり、相関係数は0.988で良い相関であった。
(3)式のy切片値(0.00049)を濁度から減じて補正濁度を算出した。
そして、CO2濃度をx軸に、補正濁度をy軸にプロットしたときの一次近似式は
y=0.018316x…(4)
となる。
実験では、測定したシュウ酸カリウム水溶液から製造した原液の量は154.61mlであった。そして、この原液を使って、前述した計測装置100によりCO2濃度を測定した。
その測定結果を表2に示す。表2では吸光度450nm、補正濁度、CO2濃度(ppm)、原液のCO2濃度(mg)を示している。
表2より炭酸ガスの総量はすべての試料の総和であり、合計値は2295mgである。
この2295mgが原液154.61mlに溶けていたので、
CO2=2295/154.61=14844ppm
これにより、この実験で製造した炭酸水の炭酸の濃度は14844ppmであることが確認された。
次に、上記のようにして炭酸ガス溶解液を製造する実験として、シュウ酸カリウム(KHC2O4)を2モル含有する原料水溶液500mlを電解槽2に充填し、超音波をかけずに、電気分解装置3によって30分間電気分解を行った。このときの電流は4.5A,電圧0.18Vで設定をした。
電気分解後のシュウ酸カリウム水溶液のpH値を測定したところ、当該pH値は9.25であった。
次に、電気分解を行ったシュウ酸カリウム水溶液(原料水溶液)に、pH値が4.9のシュウ酸水溶液を加えた。なお、このシュウ酸水溶液は予め水酸化カリウム(KOH)によりpH値を調整しておいた。
原料水溶液は当初強アルカリであるが、シュウ酸水溶液を加えて中和していくと、上述したように、
(COOH)2+O2+H2→2CO2+2H2O
なる反応が起こり、炭酸ガスの微小気泡が爆発的に発生する。
そして、原料水溶液が弱酸になったところで、シュウ酸水溶液の追加を停止することによって、大量の炭酸ガスの微小気泡が溶解した人間の肌に対して優しい炭酸ガス溶解液となる。
そして、上述した製造方法により、製造した炭酸ガスの気泡が溶解されたシュウ酸水溶液を主成分とする炭酸水に5分間手を浸けて手の皮膚の状態を観察したところ、超音波をかけたときに同様に、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を生み出すことが観察された。
次いで、シュウ酸カリウム(K2C2O4)の濃度を薄くして、上記のようにして炭酸ガス溶解液を製造する実験を行った。
最初に、シュウ酸カリウム(K2C2O4)を0.3モル含有する原料水溶液500mlを電解槽2に充填し、超音波をかけずに、電気分解装置3によって30分間電気分解を行った。このときの電流は4.38A,電圧は2.3Vに設定をした。
このようにして作成したシュウ酸カリウム水溶液に、25mlのシュウ酸水溶液を加えた。
そして、製造した炭酸ガスの気泡が溶解されたシュウ酸水溶液を主成分とする炭酸水に5分間手を浸けて手の皮膚の状態を観察したところ、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を生み出すことが観察された。
次に、0.3モルにて行った同様の実験を0.2モル、0.1モルのシュウ酸カリウム(K2C2O4)500mlにてそれぞれ行ったところ、各モル数のシュウ酸カリウム水溶液で作成したものにおいても、5分間手を浸けて手の皮膚の状態を観察したところ、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を生み出すことが観察された。
ただし、シュウ酸カリウムの濃度を薄くしていくと、泡の付き方が濃度を薄くするほど、細かくゆっくりと付くことが観察された。
したがって、この炭酸水を使用すれば、毛細血管床の増加および拡張を起こさせ、皮膚の血行の改善を促進することができる。
クエン酸ナトリウム1M(pH 8.1)と、クエン酸 1M(pH 0.8)と、炭酸水素ナトリウム1Mとを原液として作製し、クエン酸ナトリウム200mlを取り、水で800mlにした(pH8.0)。
これにクエン酸を入れて液のpH変化を見ると、次の表のようになった。
電気分解直後、徐々に泡が出て、電極のまわりからも出始めた。
このときの電流値は4.98A、電圧2.8Vで、1時間電気分解を行った。
その結果、水溶液のpHは7.0となった。
pHが前後で変化がないのは緩衝液の作用を示していると考えられる。
この電気分解した水溶液に1Mのシュウ酸20mlを加えると、細かい泡がゆっくりと手につき、手も赤くなることが確認された。
また、このときのpHは7.0のまま変わらなかった。
また、製造された炭酸ガス溶解液中に含まれる炭酸ガスの微小気泡の平均粒径を測定したところ、405.1nmであった(図8参照)。
なお、この粒径測定には、準弾性光散乱光度計(大塚電子株式会社製、型番ELS-8000)を使用した。
比較のために、炭酸ガスを1000ppm含む炭酸泉の炭酸ガスの微小気泡の粒径を測定した。その結果、平均粒径は6563.0nmであった(図9参照)。なお、前記炭酸泉は、三菱レーヨン株式会社製の炭酸泉製造装置(C.C.Carbo)によって製造したものを使用した。
また、図8、図9のグラフから、本実施例で製造した炭酸ガスは、散乱強度分布がほぼ一つの山になっており、平均的な粒径の炭酸ガスのみが製造されていることが分かった。また、従前の炭酸泉製造装置による炭酸ガスの溶解液では、散乱強度分布が二つの山に分かれて粒径が大きい炭酸ガスが多く製造されていることが分かった。
クエン酸10ml(0.01M)とクエン酸ナトリウム100ml(0.1M)を加えて水溶液を作り(pH5.9)、この水溶液に炭酸水素ナトリウム300ml(0.3M)を加えて第1の水溶液を作った。
このときのpH値は7.02であった。
このようにして作った第1の水溶液を電解槽2に入れ、電気分解装置3により、そのまま電気分解を行った。
このときの電流値は4.98A、電圧は2.8Vとした。
この電気分解を1時間行い、pH値を測定したところ、8.70であった。
この電気分解した第1の水溶液に、第2の水溶液として1Mのシュウ酸を20ml加えたところ、盛んに泡が出て、手を入れると泡がさかんについて、手も赤くなることが確認された。
このときのpH値は7.0であった。
クエン酸ナトリウム100ml(0.1M)に、クエン酸10ml(0.01M)を加え(pH7.0)、ここに0.05Mの酢酸緩衝液200mlを加え、さらに水を加えて第1の水溶液を700ml作成した(pH5.6)。
そして、この第1の水溶液にさらに炭酸水素ナトリウム300ml(0.3M)を加えて、電解槽2に入れ、電気分解装置3により、電気分解を行った。
電気分解する前の第1の水溶液のpHは6.9であった。
電気分解の条件として、電流値4.98A、電圧2.7Vにて、1時間電気分解を行った。
電気分解後の第1の水溶液のpH値は、8.77であった。
電気分解後の第1の水溶液がアルカリ性のため、これに第2の水溶液として、1Mのシュウ酸を1リットルに対して30ml加えたところ、pHは7.0に落ち着いた。
この水溶液に対して手を入れて確認したところ、泡が激しく付き、手は真っ赤になることが確認された。
0.2Mのクエン酸ナトリウム200mlに、0.04Mのクエン酸40mlを加えて(この時点でpH5.5)、第1の水溶液を作り、この水溶液にさらに0.3Mの炭酸水素ナトリウム300mlを加えて、電解槽2内にいれ、電気分解装置3により、電気分解を行った。
電気分解前のpH値は5.8であった。
また、電気分解の条件として、電流値は5A、電圧は2.8V、電気分解の時間は1時間行った。1時間後のpH値が8.7であったので、クエン酸を適量入れてpHを6.5に調整し、第2の水溶液としてお茶の抽出液を入れた。
お茶の抽出液は、市販の静岡煎茶150gに7リットルの蒸留水を入れ、5分間煮た。その後、そのまま40度くらいまで放置し、ろ紙でろ過を行い、エバポレーターで80度で濃縮したものを抽出液として使用した。
お茶の抽出液を入れたところ、お茶の色で、水溶液は茶色になったが、手に泡が付き、手は真っ赤になることが確認された。
市販の果汁(商品名CCレモン)100mlに水900mlを加えて(pH3.6)、第1の水溶液とし、これに0.1Mの炭酸水素ナトリウムを100ml加えて、電解槽2内で、電気分解装置3により30分間電気分解を行った。
このときの電気分解の条件は、電流値5A、電圧4Vで、電気分解後の水溶液のpH値は8.7であった。
この水溶液はアルカリ性のため、水溶液500mlに対して1Mのシュウ酸を8ml加えてpHを6.6にし、この水溶液に1Mのクエン酸8mlを加えたところ、最終的なpH6.3となり、手を入れて泡の付き具合を確認したところ、泡が手につき、手が赤くなることが確認された。
また、1Mのクエン酸8mlの代わりに、同様の条件にて実施例8で使用したお茶の抽出物を入れたところ、この場合においても泡が手につき、手が赤くなることが確認された。
図5に示すような装置により、お風呂の浴槽を反応槽51として炭酸泉が作れるか確認した。
第1の水溶液として(商品名キレートレモン)12本(約10リットル)を用意し、これを風呂の水150リットルにて希釈した。なお、キレートレモンの果汁ジュースだけではクエン酸が足りないと考え、110gを加え、最終的に反応槽51の中にある水溶液を、0.005M程度になるように調整した。
この水溶液に、1Mの炭酸水素ナトリウムを1リットルをそのまま水溶液に溶かして、循環ポンプ52を作動して、160リットル近くの水溶液を循環するとともに、電気分解装置3Aを作動させて電解槽2A内にある電極7a,7bに電流を印加し、電気分解を行った。
電気分解の条件は、電流値5A、電圧2.8Vにて5Aの電流を定電流で流し、30分間電気分解を行った。
また、循環ポンプは1分間に20リットルの水を流した。水温は30℃
30分後電気分解した水溶液に、商品名キレートレモンを5本ほど加え、さらに1Mのクエン酸を適量注いで、みたところ、身体には、ゆっくりとではあるが泡がつき、また30分間入浴して身体の色の変化を見たところ、水につけたところは真っ赤になっていることが確認された。
0.5Mのコハク酸ナトリウム500mlに、0.2Mのコハク酸200mlを加えて、第1の水溶液を作り、この水溶液にさらに0.3Mの炭酸水素ナトリウム300mlを加えて、電解槽2内にいれ、電気分解装置3により、電気分解を行った。
また、電気分解の条件として、電流値は5A、電圧は3.16V、電気分解の時間は30分間行った。
その後、この電気分解した水溶液100mlに対して1Mのシュウ酸を2ml入れたところ、手に泡が付き、手は真っ赤になることが確認された。
またこれにより、従来人工炭酸泉製造方法で必要としていた炭酸ガスの散気手段や、炭酸ガスボンベ、ガス分離器、圧縮機といった機器等を必要とすることがない。
また、このようにして製造された炭酸ガスの微小気泡が溶解された水溶液を主成分とする炭酸水は、ナノメートル単位の炭酸ガスが多く含まれるため、皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を生み出すことができ、毛細血管床の増加および拡張を起こさせ、皮膚の血行の改善を促進することができる。
Claims (38)
- 電極を備えた電解槽内において、第1の水溶液を電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、電気分解して、上記水溶液中に電子が不足した状態の酸化場を作り、この酸化場となった状態の第1の水溶液中にカルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜて、酸化場となった状態の第1の水溶液中に電子を与えて還元させ、カルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスを発生させることを特徴とする炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 電極を備えた電解槽内において、第1の水溶液を電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、電気分解して、上記水溶液中に電子が不足した状態の酸化場を作り、この酸化場となった状態の第1の水溶液と、カルボン酸を溶解した第2の水溶液とを混ぜて、酸化場となった状態の第1の水溶液中に、カルボン酸を溶解した第2の水溶液から電子を与えて還元させ、カルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスを発生させることを特徴とする炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第1の水溶液の電気分解をpH値6以上まで行うことを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第1の水溶液の電気分解をpH値6以上まで行った後、第2の水溶液を、pH値5〜7までの範囲となるように水溶液の量を調整して酸化場となった状態の第1の水溶液中に加えることを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第1の水溶液の電気分解をpH値6以上まで行った後、第2の水溶液を加える前に酸性の溶液を加えて第1の水溶液のpH値を5〜7の範囲となるよう調整した後、pH値を5〜7の範囲を保持するように第2の水溶液を加えることを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 電極を備えた電解槽内において、第1の水溶液を電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、電気分解しつつ、第1の水溶液のpH値をpH値7付近まで上げていき、pH値が7に近づく度に第1の水溶液のpH値を下げる酸性の溶液を加えて、第1の水溶液のpH値をアルカリの範囲にもっていかないようにして常にpH6〜7の弱酸性領域に保持するように調整しつつ第1の水溶液中に電子が不足した状態の酸化場を作り、この酸化場となった状態の第1の水溶液中にカルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜて、酸化場となった状態の第1の水溶液中に電子を与えて還元させ、第2の水溶液中に含有されるカルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスを発生させることを特徴とする炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第1の水溶液の電気分解を酸化還元電位がマイナスmVの値になるまで行うことを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第1の水溶液の電気分解を酸化還元電位がマイナスmVの値になるまで行った後、第2の水溶液を加えることを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 電気分解をする前もしくは電気分解中に第1の水溶液中に炭酸塩を加えることを特徴とする請求の範囲第1項〜第8項のうちのいずれか一項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 炭酸塩は炭酸水素ナトリウムであることを特徴とする請求の範囲第9項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第1の水溶液はカルボン酸を溶解した水溶液であることを特徴とする請求の範囲第1項〜第10項のうちのいずれか一項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第1の水溶液には、カルボン酸とそのカルボン酸の1価の陽イオンの塩を溶解させておくことを特徴とする請求の範囲第1項〜第10項のうちのいずれか一項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第1の水溶液は、酸味のある果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつを主要成分とする水溶液であることを特徴とする請求の範囲第1項〜第10項のうちのいずれか一項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- カルボン酸は、少なくともシュウ酸、酢酸、クエン酸、コハク酸、マロン酸、フマル酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸のうちの一つであることを特徴とする請求の範囲第1項〜第12項のうちのいずれか一項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第2の水溶液に溶解するカルボン酸は、酸味をもった果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつに含まれるシュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、もしくは酒石酸であることを特徴とする請求の範囲第1項〜第14項のうちのいずれか一項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 電極を備えた電解槽内に、酸味をもった果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつを主要成分とする第1の水溶液と炭酸水素ナトリウムを入れ、電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、果汁もしくは茶葉に含まれるカルボン酸を電気分解しつつ、電解槽内の第1の水溶液のpH値を6以上まで行い、電解槽内の第1の水溶液を電子が不足した状態の酸化場を作り、この酸化場となった状態の第1の水溶液に、カルボン酸を溶解した第2の水溶液を、この弱酸性の領域以下に下げないように混ぜて、酸化場となった状態の第1の水溶液中に電子を与えて還元させ、第2の水溶液中に含有されるカルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスを発生させることを特徴とする炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第2の水溶液に溶解するカルボン酸は、少なくともシュウ酸、酢酸、クエン酸、コハク酸、マロン酸、フマル酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸のうちの一つであることを特徴とする請求の範囲第16項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第2の水溶液に溶解するカルボン酸は、酸味をもった果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつに含まれるシュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、もしくは酒石酸であることを特徴とする請求の範囲第16項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 第1の水溶液をアルカリ水溶液としたことを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法。
- 電解槽内にpH値を7以上としたアルカリ水溶液を充填し、電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、電解槽内に充填しておいたアルカリ水溶液を電気分解して水素、酸素を発生させ、当該アルカリ水溶液中に、水素、酸素を溶存させた後、このアルカリ水溶液に、シュウ酸水溶液を加えることにより、アルカリ水溶液中に溶存させた水素と酸素にシュウ酸を反応させることによって、水溶液中に炭酸ガスの微小気泡が溶解した炭酸ガス溶解液を製造することを特徴とする炭酸ガス溶解液製造方法。
- アルカリ水溶液に加えるシュウ酸水溶液の量はシュウ酸水溶液を加えた後に水溶液のpH値が弱酸性の領域になるように設定しておくことを特徴とする請求の範囲第20項に記載の炭酸ガス溶解液製造方法。
- 炭酸ガス溶解液製造方法において、アルカリ水溶液は、シュウ酸カリウムを水に溶解することにより得られるものであることを特徴とする請求の範囲第20項または第21項に記載の炭酸ガス溶解液製造方法。
- 電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、電解槽内に充填しておいたシュウ酸カリウム水溶液を電気分解して炭酸ガス、水素、酸素を発生させ、当該シュウ酸カリウム水溶液中に炭酸ガス、水素、酸素を溶存させた後、このシュウ酸カリウム水溶液に、シュウ酸水溶液を加えることにより、炭酸ガスの微小気泡が溶解した炭酸ガス溶解液を製造することを特徴とする炭酸ガス溶解液製造方法。
- 電気分解したシュウ酸カリウム水溶液にシュウ酸水溶液を加えるに際し、電解槽内のシュウ酸カリウム水溶液のpH値を測定し、所望のpH値によってシュウ酸水溶液の追加を停止することを特徴とする請求の範囲第20項〜第23項のうちのいずれか一項に記載の炭酸ガス溶解液製造方法。
- 水溶液中で超音波を印加させて、発生した炭酸ガスの気泡をより微小気泡にして水溶液中に溶解させることを特徴とする請求の範囲第1項〜第24項のうちのいずれか一項に記載の炭酸ガス溶解液製造方法。
- 電極を備えた電解槽内において、第1の水溶液を電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、電気分解して、上記水溶液中に電子が不足した状態の酸化場を作り、この酸化場となった状態の第1の水溶液中にカルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜて、酸化場となった状態の第1の水溶液中に電子を与えて還元させ、カルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスを発生させることを特徴とする炭酸ガス溶解液の製造方法に用いられる炭酸ガス溶解液製造装置であって、
前記電解槽には、pH値もしくは酸化還元電位のいずれか一つもしくは両方の値を測定する測定器が備えられていることを特徴とする炭酸ガス溶解液製造装置。 - 電極を備えた電解槽と、この電解槽に備えられた電極に直流電圧を印加させて電解槽内に充填される水溶液を電気分解する電気分解装置と、カルボン酸を溶解した水溶液を充填する充填容器と、前記電解槽に備えられてpH値もしくは酸化還元電位のいずれか一つもしくは両方の値を測定する測定器と、前記測定器のpH値が7付近もしくは7以上になったときもしくは酸化還元電位がマイナスmVの値になったときに、充填容器中のカルボン酸を溶解した水溶液を電解槽に入れる制御装置を備えていることを特徴とする炭酸ガス溶解液製造装置。
- 第1の水溶液を電気分解して、当該水溶液中に電子が不足した状態の酸化場を作り、この酸化場となった状態の第1の水溶液中にカルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜて、酸化場となった状態の第1の水溶液中に電子を与えて還元させ、カルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスを発生させることを特徴とする炭酸ガス溶解液の製造方法に用いられる炭酸ガス溶解液製造装置であって、
第1の水溶液を電気分解する電解槽と、この電解槽に備えられた電極と、この電極に直流電圧を印加させて電解槽内に充填される第1の水溶液を電気分解する電気分解装置と、カルボン酸を溶解した第2の水溶液を充填する充填容器と、前記電解槽で電気分解された水溶液のpH値もしくは酸化還元電位のいずれか一つもしくは両方の値を測定する測定器と、前記測定器のpH値が7付近もしくは7以上になったときもしくは酸化還元電位がマイナスmVの値になったときに、充填容器中のカルボン酸を溶解した水溶液を電解槽に入れる制御装置と、電解槽で電気分解された第1の水溶液と、第2の水溶液とを反応させる反応槽と、電解槽と反応槽との間に備えられて水溶液をこれら2つの槽間で循環させる循環ポンプとを備えたことを特徴とする炭酸ガス溶解液製造装置。 - 反応槽は浴槽であることを特徴とする請求の範囲第28項に記載の炭酸ガス溶解液製造装置。
- 第1の水溶液を電気分解して、当該水溶液中に電子が不足した状態の酸化場を作り、この酸化場となった状態の第1の水溶液中にカルボン酸を溶解した第2の水溶液を混ぜて、酸化場となった状態の第1の水溶液中に電子を与えて還元させ、カルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスの微小気泡を溶解させた水溶液を主成分とする炭酸水。
- 第1の水溶液はカルボン酸を溶解した水溶液であることを特徴とする請求の範囲第30項に記載の炭酸水。
- 第1の水溶液は、カルボン酸とそのカルボン酸の1価の陽イオンの塩を溶解させた水溶液であることを特徴とする請求の範囲第31項に記載の炭酸水。
- 第1の水溶液は、酸味のある果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつを主要成分とする水溶液であることを特徴とする請求の範囲第32項に記載の炭酸水。
- カルボン酸は、少なくともシュウ酸、酢酸、クエン酸、コハク酸、マロン酸、フマル酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸のうちの一つであることを特徴とする請求の範囲第30項〜第33項のうちのいずれか一項に記載の炭酸水。
- 第2の水溶液に溶解するカルボン酸は、酸味をもった果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつに含まれるシュウ酸、クエン酸、リンゴ酸、もしくは酒石酸であることを特徴とする請求の範囲第30項〜第34項のうちのいずれか一項に記載の炭酸水。
- 電極を備えた電解槽内に、酸味をもった果汁もしくは茶葉の抽出液のいずれかひとつを主要成分とする第1の水溶液と炭酸水素ナトリウムを入れ、電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、果汁もしくは茶葉に含まれるカルボン酸を電気分解しつつ、電解槽内の第1の水溶液のpH値をpH値7付近もしくはpH値7以上まで行い、電解槽内の第1の水溶液を電子が不足した状態の酸化場を作り、この酸化場となった状態の第1の水溶液に、カルボン酸を溶解した第2の水溶液を、この弱酸性の領域以下に下げないように混ぜて、酸化場となった状態の第1の水溶液中に電子を与えて還元させ、第2の水溶液中に含有されるカルボン酸を酸化させ、水溶液中に炭酸ガスの微小気泡を溶解させた水溶液を主成分とすることを特徴とする炭酸水。
- 電解槽内の電極間に直流電圧を印加することにより、電解槽内に充填しておいたシュウ酸カリウム水溶液を電気分解して炭酸ガス、水素、酸素を発生させ、当該シュウ酸カリウム水溶液中に炭酸ガス、酸素を溶存させた後、このシュウ酸カリウム水溶液に、シュウ酸水溶液を加えることにより、炭酸ガスの微小気泡が溶解されたシュウ酸水溶液を主成分とすることを特徴とする炭酸水。
- 炭酸水において、炭酸水の濃度が、400ppm以上であることを特徴とする請求の範囲第30項〜第37項のうちのいずれか一項に記載の炭酸水。
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