(57)【要約】【課題】本発明は、溶解した第１及び第２気体の混合比を変化させた混合水溶液を容易に製造することができる混合水溶液製造装置を提供する。【解決手段】本発明の混合水溶液製造装置は、水に第１気体を溶解させ第１水溶液を製造する第１溶解ユニットと、水に第２気体を溶解させ第２水溶液を製造する第２溶解ユニットと、第１溶解ユニットにより製造された第１水溶液と第２溶解ユニットにより製造された第２水溶液とを混合する水溶液混合部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に第１気体を溶解させ第１水溶液を製造する第１溶解ユニットと、
水に第２気体を溶解させ第２水溶液を製造する第２溶解ユニットと、
第１溶解ユニットにより製造された第１水溶液と第２溶解ユニットにより製造された第２水溶液とを混合する水溶液混合部とを備える混合水溶液製造装置。
【請求項２】
第１溶解ユニットにより製造された第１水溶液を前記水溶液混合部に供給する第１供給流路と、第１供給流路に設けられた第１バルブと、第２溶解ユニットにより製造された第２水溶液を前記水溶液混合部に供給する第２供給流路と、第２供給流路に設けられた第２バルブとをさらに備える請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
第１溶解ユニットは、水又は第１水溶液を貯留する第１タンクと、第１タンクに貯留した水又は第１水溶液を循環させる第１循環流路と、第１循環流路を流れる水又は第１水溶液中に第１気体を導入する第１気体導入部と、第１循環流路を流れる水又は第１水溶液と第１気体とを混合する第１気液混合部と、水又は第１水溶液を循環させる第１循環ポンプとを備え、
第２溶解ユニットは、水又は第２水溶液を貯留する第２タンクと、第２タンクに貯留した水又は第２水溶液を循環させる第２循環流路と、第２循環流路を流れる水又は第２水溶液中に第２気体を導入する第２気体導入部と、第２循環流路を流れる水又は第２水溶液と第２気体とを混合する第２気液混合部と、水又は第２水溶液を循環させる第２循環ポンプとを備え、
第１供給流路は、第１タンクに貯留した第１水溶液を前記水溶液混合部に供給するように設けられ、
第２供給流路は、第２タンクに貯留した第２水溶液を前記水溶液混合部に供給するように設けられた請求項２に記載の製造装置。
【請求項４】
第１気体は、水素ガスであり、
第２気体は、炭酸ガスである請求項１〜３のいずれか１つに記載の製造装置。
【請求項５】
水に第１気体を溶解させ第１水溶液を製造し、水に第２気体を溶解させ第２水溶液を製造する工程と、
第１水溶液と第２水溶液との混合比を変化させることができるように第１水溶液と第２水溶液とを混合する工程とを含む混合水溶液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合水溶液の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水に水素ガスが溶解した水素水を飲むことによって、体内で発生した活性酸素を低減することができるといわれている。このため、水素水飲料が多く販売されている。一方、水に炭酸ガスが溶解した炭酸水（炭酸飲料）は、清涼感を与える目的で多くのソフトドリンクやアルコール飲料に利用されている。また、炭酸飲料は、疲労回復効果があるとして注目されている。
水素ガスと炭酸ガスの両方が溶解した飲料水を製造する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この飲料水を飲むことにより、水素水の健康効果と炭酸飲料の健康効果との両方を期待することができる。また、炭酸飲料の清涼感により飲みやすくなる。
この飲料水製造装置では、水を貯留するタンク中に設けられたファインバブル生成器に、水素と二酸化炭素の混合ガスを供給することにより水素ガスと炭酸ガスが溶解した飲料水を製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８８７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、水に混合ガスを溶解させる装置では、タンクに貯留した水に混合ガスを溶解させるため、飲料水に溶解した混合ガスの比率を所望の比率に変えるのに時間を要する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、溶解した第１及び第２気体の混合比を変化させた混合水溶液を容易に製造することができる混合水溶液製造装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、水に第１気体を溶解させ第１水溶液を製造する第１溶解ユニットと、水に第２気体を溶解させ第２水溶液を製造する第２溶解ユニットと、第１溶解ユニットにより製造された第１水溶液と第２溶解ユニットにより製造された第２水溶液とを混合する水溶液混合部とを備える混合水溶液製造装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の混合水溶液製造装置は、水に第１気体を溶解させ第１水溶液を製造する第１溶解ユニットと、水に第２気体を溶解させ第２水溶液を製造する第２溶解ユニットとを備える。このため、第１気体が溶解した第１水溶液と、第２気体が溶解した第２水溶液とを別々に製造することができる。
本発明の混合水溶液製造装置は、第１溶解ユニットにより製造された第１水溶液と第２溶解ユニットにより製造された第２水溶液とを混合する水溶液混合部を備える。このため、第１気体と第２気体の両方が溶解した混合水溶液を製造することができる。さらに、第１水溶液と第２水溶液の混合比を変化させることにより、溶解した第１及び第２気体の混合比を変化させた混合水溶液を容易に製造することができる。このため、飲む人の好みなどに応じて溶解した第１及び第２気体の混合比の異なる混合水溶液を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態の混合水溶液製造装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の混合水溶液製造装置は、水に第１気体を溶解させ第１水溶液を製造する第１溶解ユニットと、水に第２気体を溶解させ第２水溶液を製造する第２溶解ユニットと、第１溶解ユニットにより製造された第１水溶液と第２溶解ユニットにより製造された第２水溶液とを混合する水溶液混合部とを備える。
【０００９】
本発明の混合水溶液製造装置は、第１溶解ユニットにより製造された第１水溶液を前記水溶液混合部に供給する第１供給流路と、第１供給流路に設けられた第１バルブと、第２溶解ユニットにより製造された第２水溶液を前記水溶液混合部に供給する第２供給流路と、第２供給流路に設けられた第２バルブとをさらに備えることが好ましい。このことにより、所望の量の第１水溶液と、所望の量の第２水溶液とを水溶液混合部に供給することができ、第１水溶液と第２水溶液の混合比を変化させることができる。この結果、溶解した第１及び第２気体の混合比を変化させた混合水溶液を容易に製造することができる。
【００１０】
第１溶解ユニットは、水又は第１水溶液を貯留する第１タンクと、第１タンクに貯留した水又は第１水溶液を循環させる第１循環流路と、第１循環流路を流れる水又は第１水溶液中に第１気体を導入する第１気体導入部と、第１循環流路を流れる水又は第１水溶液と第１気体とを混合する第１気液混合部と、水又は第１水溶液を循環させる第１循環ポンプとを備えることが好ましい。この第１溶解ユニットにより第１水溶液を製造することができ、製造した第１水溶液を第１タンク内に溜めることができる。また、第２溶解ユニットは、水又は第２水溶液を貯留する第２タンクと、第２タンクに貯留した水又は第２水溶液を循環させる第２循環流路と、第２循環流路を流れる水又は第２水溶液中に第２気体を導入する第２気体導入部と、第２循環流路を流れる水又は第２水溶液と第２気体とを混合する第２気液混合部と、水又は第２水溶液を循環させる第２循環ポンプとを備えることが好ましい。この第２溶解ユニットにより第２水溶液を製造することができ、製造した第２水溶液を第２タンク内に溜めることができる。第１供給流路は、第１タンクに貯留した第１水溶液を前記水溶液混合部に供給するように設けられることが好ましく、第２供給流路は、第２タンクに貯留した第２水溶液を前記水溶液混合部に供給するように設けられたことが好ましい。このことにより、所望の量の第１又は第２水溶液をすぐに水溶液混合部に供給することができ、溶解した第１及び第２気体の混合比の異なる混合水溶液をすぐに製造することができる。
【００１１】
本発明の混合水溶液製造装置において、第１気体は水素ガスであり、第２気体は炭酸ガスであることが好ましい。このことにより水素ガスと炭酸ガスとが溶解した混合水溶液を製造することができる。
本発明は、水に第１気体を溶解させ第１水溶液を製造し水に第２気体を溶解させ第２水溶液を製造する工程と、第１水溶液と第２水溶液との混合比を変化させることができるように第１水溶液と第２水溶液とを混合する工程とを含む混合水溶液製造方法も提供する。本発明の製造方法によれば、第１水溶液と第２水溶液の混合比を変化させることにより、溶解した第１及び第２気体の混合比を変化させた混合水溶液を容易に製造することができる。このため、飲む人の好みなどに応じて溶解した第１及び第２気体の混合比の異なる混合水溶液を製造することができる。
【００１２】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。図面や以下の記述中で示す構成は、例示であって、本発明の範囲は、図面や以下の記述中で示すものに限定されない。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態の混合水溶液製造装置の概略構成図である。
本実施形態の混合水溶液製造装置４０は、水に第１気体を溶解させ第１水溶液３を製造する第１溶解ユニット１と、水に第２気体を溶解させ第２水溶液４を製造する第２溶解ユニット２と、第１溶解ユニット１により製造された第１水溶液３と第２溶解ユニット２により製造された第２水溶液４とを混合する水溶液混合部２６とを備える。
本実施形態の混合水溶液製造方法は、水に第１気体を溶解させ第１水溶液３を製造し、水に第２気体を溶解させ第２水溶液４を製造する工程と、第１水溶液３と第２水溶液４との混合比を変化させることができるように第１水溶液３と第２水溶液４とを混合する工程とを含む。
以下、本実施形態の混合水溶液製造装置４０及び混合水溶液製造方法について説明する。
【００１４】
１．混合水溶液製造装置
本実施形態の混合水溶液製造装置４０は、第１気体と第２気体の両方が溶解した水溶液を製造する装置であり、例えば、ウォーターサーバーである。
例えば、第１気体を水素ガスとすることができ、第２気体を炭酸ガスとすることができる。また、第１気体を水素ガスとすることができ、第２気体を窒素ガスとすることができる。さらに、第１気体を炭酸ガスとすることができ、第２気体を酸素ガスとすることができる。
【００１５】
２．第１溶解ユニット及び第２溶解ユニット
第１溶解ユニット１は、第１気体を水に溶解させ第１水溶液３を製造する部分であり、第２溶解ユニット２は、第２気体を水に溶解させ第２水溶液４を製造する部分である。第１溶解ユニット１と第２溶解ユニット２は、同様の構成を有してもよく、異なる構成を有してもよい。第１水溶液３は、第１気体の微細な気泡（ウルトラファインバブルやマイクロバブル）を含んでもよく、第２水溶液４は、第２気体の微細な気泡（ウルトラファインバブルやマイクロバブル）を含んでもよい。
なお、ここでは、混合水溶液製造装置４０が第１溶解ユニット１と第２溶解ユニット２を有する実施形態について説明しているが、混合水溶液製造装置４０は、第３気体を水に溶解させ第３水溶液を製造する第３溶解ユニット又は／及び第４気体を水に溶解させ第４水溶液を製造する第４溶解ユニット又は／及び第５気体を水に溶解させ第５水溶液を製造する第５溶解ユニットを有してもよい。この場合、混合水溶液製造装置４０は、溶解ユニットの数に応じた数の気体が溶解した混合水溶液を製造することができる。第３〜第５溶解ユニットは、第１又は第２溶解ユニットと同様の構成を有することができる。
【００１６】
第１溶解ユニット１は第１気体供給源２８を有することができ、第２溶解ユニット２は第２気体供給源２９を有することができる。第１及び第２気体供給源は、ガスボンベであってもよく、気体発生部であってもよく、第１又は第２気体の液体タンクであってもよい。気体発生部は、第１又は第２気体を電気分解により発生させる部分であってもよく、第１又は第２気体を化学反応により発生させる部分であってもよい。
【００１７】
第１溶解ユニット１は製造した第１水溶液３を溜める水溶液タンク１５ａを有することができ、第２溶解ユニット２は製造した第２水溶液４を溜める水溶液タンク１５ｂを有することができる。このことにより、タンク１５ａに溜めた第１水溶液３とタンク１５ｂに溜めた第２水溶液４を水溶液混合部２６に供給することができ、所望の量の第１及び第２水溶液をすぐに混合部２６に供給することができる。
【００１８】
原水容器１１に溜めた水７をタンク１５に供給することができるように、原水容器１１とタンク１５とを接続することができる。このことにより、タンク１５の水位が低下した際にタンク１５に水を供給することができる。第１又は第２溶解ユニットを稼働させることにより、原水容器１１からタンク１５に供給された水に第１又は第２気体を溶解させることができ、第１又は第２水溶液を製造することができる。
【００１９】
第１溶解ユニット１は第１気体を水に溶解させる部分を有し、第２溶解ユニット２は、第２気体を水に溶解させる部分を有する。第１溶解ユニット１はタンク１５ａに溜めた水を循環させる循環流路１８ａを有することができ、第２溶解ユニット２はタンク１５ｂに溜めた水を循環させる循環流路１８ｂを有することができる。循環流路１８の水はポンプ２０により循環させることができる。この循環流路１８の水流を利用して気体を水に溶解させることができる。
【００２０】
第１溶解ユニット１は循環流路１８ａ中に第１気体供給源２８から供給される第１気体を導入し第１気体の気泡を生成する気体導入部１９ａを有することができる。また、第２溶解ユニット２は循環流路１８ｂ中に第２気体供給源２９から供給される第２気体を導入し第２気体の気泡を生成する気体導入部１９ｂを有することができる。このような気体導入部１９を設けて水中に第１又は第２気体を導入することにより、第１又は第２気体と水とを接触させることができ、第１又は第２気体を水に溶解させることができる。
また、気体導入部１９は、循環流路１８に供給する第１又は第２気体の圧力により循環流路１８を流れる水の水圧及びタンク１５に貯留した水の水圧を高くすることができるように設けることができる。このことにより、第１又は第２気体の水への溶解を促進することができる。例えば、循環流路１８を流れる水の水圧及びタンク１５に貯留した水の水圧は、常圧〜０．５ＭＰａとすることができる。また、この水圧は、０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下であることが好ましい。このことにより、第１気体濃度及び第２気体濃度の高い混合水溶液５を製造することができる。
【００２１】
気体導入部１９は、水流中に気泡を形成することができれば特に限定されないが、例えばベンチュリ管とすることができる。このことにより、循環流路１８の水流を利用して水中に気体を導入することができる。
また、気体導入部１９は、多孔質体の穴から第１又は第２気体の気泡を発生させる部分であってもよい。このことにより、水中に微細な気泡を発生させることができ、気液接触面積を広くすることができる。このため、第１又は第２気体を効率よく水に溶解させることができる。また、循環流路１８の水流により多孔体から気泡を離脱させることができ、多孔質体の表面において気泡が大きくなることを抑制することができる。
【００２２】
第１溶解ユニット１は、循環流路１８ａを流れる水中の気泡をせん断する気液混合部２１ａを有することができる。また、第２溶解ユニット２は、循環流路１８ｂを流れる水中の気泡をせん断する気液混合部２１ｂを有することができる。このような気液混合部２１を設けることにより、循環流路１８を流れる気泡を微細化することができ、気液接触面積を広くすることができる。このため、第１又は第２気体を効率よく水に溶解させることができる。
気液混合部２１は、例えば、充填材を入れた容器中に第１又は第２気体の気泡を含む水を流すように設けることができる。気泡を含む水がこの容器中を流れることにより、充填材により気泡がせん断され気泡を微細化することができ、気液接触面積を増やすことができる。充填材は、例えば、金属メッシュ、多孔金属板、多孔質材などとすることができる。
【００２３】
タンク１５に溜めた水中に第１又は第２気体を吹き込むことにより第１又は第２気体を水に溶解させ、第１又は第２水溶液を製造するように、第１又は第２溶解ユニットを設けてもよい。この場合、気体吹き込み口に多孔質体などを設けて微細な気泡を発生させて、気液接触面積を増やすことにより気体の水への溶解を促進してもよい。
【００２４】
３．水溶液混合部、供給流路、水溶液供給バルブ
水溶液混合部２６は、第１溶解ユニット１により製造された第１水溶液３と第２溶解ユニット２により製造された第２水溶液４とを混合する部分である。この水溶液混合部２６により、第１気体と第２気体の両方が溶解した混合水溶液５を製造することができる。
水溶液混合部２６は、例えば、第１水溶液３と第２水溶液４とを混合する混合容器である。また、水溶液混合部２６は、コップ２７に第１水溶液３と第２水溶液４とを供給し、コップ２７の内部で第１水溶液３と第２水溶液３とを混合する部分であってもよい。
【００２５】
混合水溶液製造装置４０は、第１溶解ユニット１により製造された第１水溶液３を水溶液混合部２６に供給する水溶液供給流路２５ａと、第２溶解ユニット２により製造された第２水溶液４を水溶液混合部２６に供給する水溶液供給流路２５ｂとを備えてもよい。また、水溶液供給流路２５ａは、タンク１５ａに貯留した第１水溶液３を水溶液混合部２６に供給するように設けられてもよい。また、水溶液供給流路２５ｂは、タンク１５ｂに貯留した第２水溶液４を水溶液混合部２６に供給するように設けられてもよい。このような水溶液供給流路２５を設けることにより、所望の量の第１及び第２水溶液を水溶液混合部２６にすぐに供給することができる。
【００２６】
混合水溶液製造装置４０は、水溶液供給流路２５ａに設けられた水溶液供給バルブ２２ａ〜２２ｃと、水溶液供給流路２５ｂに設けられた水溶液供給バルブ２２ｄ〜２２ｆとを備えてもよい。このことにより、所望の量の第１水溶液３と、所望の量の第２水溶液４とを水溶液混合部２６に供給することができ、第１水溶液３と第２水溶液４の混合比を変化させることができる。この結果、溶解した第１及び第２気体の混合比を変化させた混合水溶液を容易に製造することができる。このため、飲む人の好みなどに応じて溶解した第１及び第２気体の混合比の異なる混合水溶液５を製造することができる。
水溶液混合部２６への第１水溶液３の供給と、水溶液混合部２６への第２水溶液４の供給は、同時に行われることが好ましい。このことにより混合水溶液５の製造時間を短縮することができる。また、第１水溶液３と第２水溶液４を効率よく混合することができる。
【００２７】
水溶液供給バルブ２２は、例えば、電磁バルブ、電動バルブである。このことにより、水溶液供給バルブ２２の開閉を自動的に行うことができる。また、水溶液供給バルブ２２は、水溶液供給流路２５の流水量を調節できるように設けることもできる。
【００２８】
第１又は第２水溶液を水溶液混合部２６に供給する水溶液供給流路２５を複数設けることができる。また、それぞれの水溶液供給流路２５に水溶液供給バルブ２２を設けることができる。これらの水溶液供給バルブ２２のうち開けるバルブの数を変えることにより、第１又は第２水溶液が流れる水溶液供給流路２５の数を変えることができ、水溶液混合部２６に供給する第１又は第２水溶液の量を調節することができる。また、複数の水溶液供給流路２５のそれぞれの直径が異なるように水溶液供給流路２５を設けることができる。このことにより水溶液混合部２６に供給する第１又は第２水溶液の量を調節することができる。
【００２９】
例えば、第１気体が水素ガスであり、第２気体が炭酸ガスである場合、第１水溶液３と第２水溶液４の混合比は、１：２〜５：１とすることができる（例えば、第１水溶液：第２水溶液＝１：２、１：１、３：２、２：１、５：１）。表１には、１０℃及び各圧力における第１水溶液３の飽和溶存水素濃度（ｐｐｍ）及び第２水溶液４の飽和溶存炭酸濃度（ｐｐｍ）と、第１水溶液３と第２水溶液４を各混合比で混合した混合水溶液の溶存水素濃度（ｐｐｍ）及び溶存炭酸濃度（ｐｐｍ）とを示している。表１に示したように、飽和水素水と飽和炭酸水とを混合することにより、溶存水素濃度が１ｐｐｍ以上であり、溶存炭酸濃度が１０００ｐｐｍ以上である混合水溶液５を製造することができる。
【００３０】
【表１】
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【符号の説明】
【００３１】
１：第１溶解ユニット    ２：第２溶解ユニット    ３：第１水溶液    ４：第２水溶液    ５：混合水溶液    ７：水    １１：原水容器    １２：原水供給ライン    １３、１３ａ、１３ｂ：原水供給バルブ    １４、１４ａ、１４ｂ：水溶液タンクエア抜きバルブ    １５、１５ａ、１５ｂ：水溶液タンク    １６、１６ａ、１６ｂ：満水レベルセンサー    １７、１７ａ、１７ｂ：空レベルセンサー    １８、１８ａ、１８ｂ：循環流路    １９、１９ａ、１９ｂ：気体導入部    ２０、２０ａ、２０ｂ：循環ポンプ    ２１、２１ａ、２１ｂ：気液混合部    ２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ：水溶液給液バルブ    ２５、２５ａ、２５ｂ：水溶液供給流路    ２６：水溶液混合部    ２７：コップ    ２８：第１気体供給源    ２９：第２気体供給源    ３０：第１気体供給バルブ    ３１：第２気体供給バルブ    ３２：第１気体供給流路    ３３：第２気体供給流路    ３４、３５、３６、３７：逆止弁    ４０：混合水溶液製造装置
【図１】
2018140356.tif 000004