(57)【要約】【課題】高濃度な炭酸ガス濃度を有し優れた効能を享受することができる炭酸泉の生成を可能とするための炭酸温水生成装置及び同方法を提供する。【解決手段】温水と炭酸ガスとを混合装置１０２を用いて混合することにより、炭酸ガスを溶解させた炭酸温水を生成する炭酸温水生成装置１００である。前記混合装置１０２は、温水を導入する温水導入部３と、導入される温水に炭酸ガスを混入する炭酸ガス導入部１４と、混入された炭酸ガスから多数の微小気泡を生成させる微小気泡生成部２と、生成した多数の微小気泡が溶解した炭酸温水を放出させる放出口９１とを有している。また、前記微小気泡生成部２は、流断面積を狭める絞り部１０と、炭酸温水の流れ方向に流断面積が増大する末広部１１とを有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水と炭酸ガスとを混合装置を用いて混合することにより、炭酸ガスを溶解させた炭酸温水を生成する炭酸温水生成装置であって、
前記混合装置は、
温水を導入する温水導入部と、導入される温水に炭酸ガスを混入する炭酸ガス導入部と、混入された炭酸ガスから多数の微小気泡を生成させる微小気泡生成部と、生成した多数の微小気泡が溶解した炭酸温水を放出させる放出口とを有し、
前記微小気泡生成部は、流断面積を狭める絞り部と、炭酸温水の流れ方向に流断面積が増大する末広部とを有することを特徴とする炭酸温水生成装置。
【請求項２】
前記微小気泡生成部は円錐形状を有し、炭酸温水の流れ方向に拡径するものである請求項１又は２に記載の炭酸温水生成装置。
【請求項３】
前記微小気泡生成部の開き角度は４０度未満である請求項２に記載の炭酸温水生成装置。
【請求項４】
前記炭酸ガス導入部は、前記微小気泡生成部における炭酸温水の流れ方向に炭酸ガスを導入するものである請求項１〜３のいずれかに記載の炭酸温水生成装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の炭酸温水生成装置を使用して、炭酸ガスを溶解させた炭酸温水を生成する炭酸温水生成方法。
【請求項６】
混合装置に導入される温水として、該混合装置により生成された炭酸温水を循環使用する請求項５に記載の炭酸温水生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水と炭酸ガスとを混合装置を用いて混合することにより、炭酸ガスを溶解させた炭酸温水を生成する炭酸温水生成装置、及びこの装置を用いた炭酸温水生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭酸泉に含まれた炭酸ガスは、経皮吸収されることにより、血管拡張作用、抗炎症作用、血液をさらさらにする作用等の各種の効能を発揮する。また、ガス交換促進作用により細胞の呼吸を活発化し、新陳代謝が促進されることから、医療的効果のみならず、ダイエットなどの美容効果もある。
【０００３】
そこで、このような優れた効能を有する炭酸泉を自宅で簡易に生成可能とするために、特許文献１あるいは特許文献２には、スタティックミキサにより温水に炭酸ガスを分散させる炭酸温水生成装置及び同生成方法が開示されている。
【特許文献１】特公平７−１１４７９０号公報
【特許文献２】特公平７−１１４７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１及び２に開示されたスタティックミキサを用いる装置及び方法では、これら特許文献に記載されている１０００ｐｐｍ程度の濃度を実現するのが限界であり、より高い濃度の実現は困難であった。このため、炭酸泉の効能を十分に享受できているとはいえず、改善の余地があった。
【０００５】
この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであって、高濃度な炭酸ガス濃度を有し優れた効能を享受することができる炭酸泉の生成を可能とするための炭酸温水生成装置及び同生成方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、温水と炭酸ガスとを混合装置を用いて混合することにより、炭酸ガスを溶解させた炭酸温水を生成する炭酸温水生成装置であって、前記混合装置は、温水を導入する温水導入部と、導入される温水に炭酸ガスを混入する炭酸ガス導入部と、混入された炭酸ガスから多数の微小気泡を生成させる微小気泡生成部と、生成した多数の微小気泡が溶解した炭酸温水を放出させる放出口とを有し、前記微小気泡生成部は、流断面積を狭める絞り部と、炭酸温水の流れ方向に流断面積が増大する末広部とを有することを特徴とする炭酸温水生成装置によって解決される。
【０００７】
前記微小気泡生成部は、流断面積を狭める絞り部と、炭酸温水の流れ方向に流断面積が増大する末広部とを有しているから、炭酸温水の流れ方向に圧力差を生成させて衝撃波を生じさせることで、混入された炭酸ガスから多数の微小気泡を生成する。
【０００８】
さらに好ましくは、該微小気泡生成部は円錐形状を有し、炭酸ガス混合温水の流れ方向に拡径するものである。
【０００９】
さらに、省エネルギーの観点からは、該微小気泡生成部の開き角度が狭い方が望ましく（導入する液体の圧力を下げることができる）、該微小気泡生成部の開き角度は４０度未満が良く、さらに、３０度以下、さらには２０度以下であってもよく、後述する実施形態では該微小気泡生成部の開き角度は１０度以下、具体的には６度である。
【発明の効果】
【００１０】
前項（１）に記載された発明によれば、混合装置として、微小気泡生成部が流断面積を狭める絞り部と、炭酸温水の流れ方向に流断面積が増大する末広部とを有する、ベンチュリ管に類似したタイプのものに構成されているから、炭酸温水の流れ方向に圧力差を生成させて衝撃波を生じさせることで、マイクロバブルと称される極めて微小な炭酸ガスの気泡を生成させることができる。この微小気泡は、広い体表面積を有しており水溶性が高いことから、大きい気泡に比べて単位体積あたりの溶解速度が大きくなる。このため、生成された炭酸ガスの微小気泡が温水中に速やかに溶解して、炭酸ガス濃度の高い炭酸温水を生成することができる。
【００１１】
前項（２）に記載された発明によれば、円錐形状を有し炭酸ガス混合温水の流れ方向に拡径する微小気泡生成部を有するものとなる。
【００１２】
前項（３）に記載された発明によれば、開き角度が大きいと、放出口近傍で流れの剥離が起きてしまい、流れに対する抵抗が大きくなり、それだけ導入する温水の圧力を高くする必要があり、その分だけ動力を余分に使うことになるが、開き角度を４０度未満とすることで、省エネルギー性に優れたものとなし得る。
【００１３】
前項（４）に記載された発明によれば、前記炭酸ガス導入部は、前記微小気泡生成部における炭酸温水の流れ方向に炭酸ガスを導入するものであるから、より効果的に微小気泡を発生させることができる。
【００１４】
前項（５）に記載された発明によれば、炭酸ガス濃度の高い炭酸温水を生成することができる。
【００１５】
前項（６）に記載された発明によれば、炭酸温水を循環使用するから、無駄のない効率的な炭酸水の生成が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態に係る炭酸温水生成装置を用いた炭酸温水生成システムの概略構成を示す図である。
【００１８】
図１において、１００は炭酸温水生成装置、２００はポンプ、３００は浴槽である。
【００１９】
前記炭酸温水生成装置１００は、炭酸ガスを発生させるための炭酸ガス源１０１と、該炭酸ガス源１０１から発生した炭酸ガスと温水とを混合するための混合装置１０２とを備えている。
【００２０】
炭酸ガス源１０１は、炭酸ガスを発生して温水装置に供給しうるものであれば良く、その構成は特に限定されるものではないが、一例として、炭酸ガスボンベや、重曹等の調合薬剤を収容して水等の媒体と反応させることにより炭酸ガスを発生させる形式のものを挙げることができる。混合装置１０２については後述する。
【００２１】
前記ポンプ２００は、浴槽３００内の温水３０１を吸い上げ管４０３で吸い上げると共に、温水導入管４０１を介して混合装置１０２に循環供給するものであり、これにより、浴槽３００内の温水３０１を利用して無駄なく連続的に炭酸温水を生成できるものとなされている。
【００２２】
図２は、前記混合装置１０２の概略図である。この混合装置１０２は、ノズル本体１とノズル本体１に流体連通可能に連結された微小気泡生成部としての末広ノズル部２とを有している。ノズル本体１は略円筒状の外形状を有しており、ノズル本体１の内壁で囲まれる空間も円筒状を有している。
【００２３】
ノズル本体１の先端側は開口状となっており末広ノズル２と連結されている。ノズル本体１の基端側は肉厚が大きくなっており、該厚肉部の側壁には温水を導入する温水導入口３が形成されており、温水導入管４０１の一端が連結される。該厚肉部の上壁には、炭酸ガス源１０１で発生した炭酸ガスを導入する炭酸ガス導入管５を受け入れて挿通させる挿通孔６が貫設されており、さらに支持プレート７が固着されている。
【００２４】
末広ノズル２は、温水の流れ方向に断面積が初め小さくなった後に次第に大きくなるノズルであり、ベンチュリ管に類似した形状を有している。この末広ノズル２は、ノズル本体１の先端側の開口部に流体連通可能に連結される基端部８と、炭酸ガスの溶解した炭酸温水を放出する放出口９１が形成された先端部９とを有している。
【００２５】
末広ノズル２の基端部８には、流断面積を絞った絞り部が形成されており、絞り部によって形成されたスロート１０を通過すると、内壁は連続状に拡径して行き、スロート１０以降の内壁で囲まれる空間１１は略円錐形状を有して末広部を形成している。図示のものでは、末広ノズル２の基端部８の絞り部はＲ面に形成されているが、側面視（断面視）直線状の傾斜面であってもよい。
【００２６】
図示のものでは、略円錐形状の空間１１は側面視において、拡がり角（開き角度）θが６度である。拡がり角θは図示のものに限定されず、例えば、好ましい範囲では、拡がり角θは４０度未満である。拡がり角θが大きいと、放出口９１の近傍で流れの剥離が起きてしまい、流れに対する抵抗が大きくなる。したがって、それだけノズルの入口の圧力を高くする必要があり、その分だけ動力を余分に使うことになる。拡がり角θを狭くすることで、省エネルギー性に優れるノズルを提供することができる。
【００２７】
尚、図示の実施形態では、末広ノズル２の内壁で囲まれた空間１１の内壁は側面視（断面視）直線状（空間が円錐状である）が、例えば、側面視（断面視）において緩やかな湾曲面に形成してもよい。
【００２８】
ノズル本体１の温水導入口３に連結された温水導入管４０１の他端は、温水供給源である浴槽３００から温水３０１を吸い上げる前記ポンプ２００に連結されており、ポンプ２００により加圧された温水が温水導入管４０１によって温水導入口３から導入される。末広ノズル２の先端側は温水導出管４０２を介して浴槽３００に連通されており、浴槽３００内に、生成した炭酸温水を放出する。浴槽３００内の温水は温水導入口３から混合装置１０２に導入される温水として循環利用される。
【００２９】
炭酸ガスを導入する炭酸ガス導入管５は、図示のものは１／８インチ管であり、ノズル本体１の底壁を貫通して、ノズル本体１の長さ方向（温水の流方向）に平行して延出している。さらに、炭酸ガス導入管５は、スロート１０を通る仮想軸線１３上に延設しており、炭酸ガス導入管５の先端の炭酸ガス導入口１４は、末広ノズル２の基端部８の開口に臨んでいる。炭酸ガス導入管５の基端側は、前記炭酸ガス源１０１に連結されており、炭酸ガス導入管５から加圧された炭酸ガスを放出する。
【００３０】
なお、炭酸ガスの供給は、導入される温水の作用によって炭酸ガスを自然吸引するものであっても良いし、温水の導入とは別個独立したコンプレッサ等を含む炭酸ガス導入部によって炭酸ガスを強制導入するものであっても良い。強制導入の場合は、自然吸引に比べて温水における炭酸ガス割合を大きくすることができ、また、炭酸ガス割合を任意に設定したり、調整することが可能となる。導入する温水と炭酸ガスの流量比は、例えば、２０％程度までは大きくすることができると考えられる。また、流量比を制御することで、生成される微小気泡の径を制御することも可能である。
【００３１】
末広ノズル２の基端部８、先端部９にはそれぞれプレート状の基端側フランジ１５、先端側フランジ１６が配設されており、末広ノズル２とフランジ１５，１６とは両フランジ間を連結する連結ロッド１７によって一体化される。基端側フランジ１５には、ノズル本体１の先端部位を受け入れる受部が形成されており、ノズル本体１の先端部を受部に受け入れて両者を溶接して一体化する。先端側フランジ１６は、基端側フランジ１５よりも面方向にさらに延出しており、該延出部には螺子孔が形成してあり、図示しない螺子を用いて、浴室内の所定部位に連結するように構成されている。
【００３２】
このように構成された混合装置１０２において、温水導入口３からポンプ２００により浴槽３００内の温水を導入し、かつ、炭酸ガス源１０１で発生した炭酸ガスを炭酸ガス導入管５の先端の炭酸ガス導入口１４から導入すると、末広ノズル２のスロート１０を越えた空間１１において多数の炭酸ガスの微小気泡が生成され、生成した微小気泡は温水に溶解しながら、先端部９の放出口９１から温水導出管４０２を介して浴槽３００内へ放出される。
【００３３】
前記スロート１０は、流断面積を絞った絞り部に形成されており、スロート１０を通過すると、炭酸ガス混合温水の流れ方向に流断面積が増大するから、炭酸温水の流れ方向に圧力差を生成させて衝撃波が生じる。このため、生成された炭酸ガスの多数の微小気泡は、マイクロバブルと称される平均径が１０μ以下であるような極めて微細なものとなる。このため、微小気泡の単位体積当たりの表面積は大きなものとなって、水溶性が高まり、単位体積あたりの溶解速度が大きくなる。その結果、生成された微小気泡は、混合装置１０２の空間１１内の温水さらには浴槽３００内の温水に速やかに溶解し、温水中の炭酸ガス濃度は例えば１０００ｐｐｍ以上好適には１２００ｐｐｍ以上に増加し、炭酸ガス濃度の高い炭酸泉を実現することができる。
【００３４】
また、浴槽３００内の温水３０１で溶解することなく残留した微小気泡は、温水の表面で割れることなく温水中を循環し、浴槽内の温水の炭酸ガス濃度を長時間にわたって高濃度に維持させる。
【００３５】
しかも、この実施の形態では、浴槽３００内の温水を循環利用しているから、炭酸ガス濃度の高い温水に、生成された微小気泡がさらに溶解することになり、ますます炭酸ガス濃度を高くすることができる。
【００３６】
なお、図２に示した混合装置１０２は、ノズル本体１と末広ノズル２とを別体の部材から構成したが、これらを一体の一つの部材から構成してもよい。図示のものでは、ノズル本体１の構成部材は金属製（ステンレス製）、末広ノズル２の構成部材はプラスチック製（アクリル樹脂製）であるが、ノズル本体１および末広ノズル２の材質はこれらに限定されるものではなく、適切な金属やプラスチックから好適に採用され得る。ノズル本体１および末広ノズル２の空間的配向は図示のものでは上下方向であるが、これらの配向はこれには限定されず、例えば水平方向に延設されるものでもよい。
【００３７】
図３はこの発明の他の実施の形態を示すものである。この実施の形態では、浴槽３００内の温水を循環利用するのではなく、給湯器５００から温水導入管４０１を介して温水を混合装置１０２に供給している。なお、炭酸ガス源１０１、混合装置１０２、炭酸温水導出管４０２の構成は、図１に示したものと同一であるので、詳細な説明は省略する。
【００３８】
また、図示は省略したが、図１の温水循環式のシステムにおいて、浴槽３００自体にポンプ機能を持たせ、浴槽内で加熱した温水を外部ポンプ２００を用いることなく、混合装置１２に供給しても良い。
【００３９】
また、炭酸温水導出管４０２の先端部にシャワーノズルを取り付けて、炭酸温水を該シャワーノズルから噴出させるものとしても良い。
【実施例】
【００４０】
図１及び図２に示した実施形態の装置を用いて、温水に炭酸ガスを溶解させる試験を行った。
【００４１】
まず、浴槽３００に４０℃の温水を２００リットル入れ、この温水を温水吸い上げ管４０３、ポンプ２００及び温水導入管４０１を介して８リットル／分の速度で混合装置１０２に供給し、循環させた。
【００４２】
一方、炭酸ガス源１０１から発生させた炭酸ガスを混合装置１０２に導入し、温水と混合した。そして、これにより得られた高濃度の炭酸温水を、導出管４０２を介して浴槽３００に戻した。
【００４３】
この方法により温水を３０分間循環させたところ、浴槽３００内の温水中の炭酸ガス濃度が１２００ｐｐｍとなった。
【００４４】
従って、この実施形態に係る炭酸温水の生成装置によれば、炭酸ガス濃度の極めて高い炭酸泉を実現できることを確認し得た。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る炭酸温水生成装置を用いたシステムの概略構成図である。
【図２】図１の炭酸温水生成装置に用いた混合装置の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る炭酸温水生成装置を用いた他のシステムの概略構成図である。
【符号の説明】
【００４６】
１          ノズル本体
２          末広ノズル（微小気泡生成部）
３          温水導入口
５          炭酸ガス導入管
８          基端部
９          先端部（放出口）
１０        スロート（絞り部）
１１        空間
１４        炭酸ガス導入口
１０１      炭酸ガス源
１０２      混合装置
１００      炭酸水製造装置
２００      ポンプ
３００      浴槽
４０１      炭酸ガス導入管
４０２      炭酸ガス導出管
【図１】
2006212098.tif 000003
【図２】
2006212098.tif 000004
【図３】
2006212098.tif 000005