(57)【要約】【課題】高濃度の炭酸水を効率よく製造することができる炭酸水の製造方法および製造装置、ならびにかかる炭酸水の製造装置を備える炭酸浴装置を提供する。【解決手段】本炭酸水の製造装置は、炭素を含む陽極１１と陰極１３とが配置されている電解槽１０と、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加する電源部２０と、を備える。ここで、陽極１１は、さらにイリジウムを含むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素を含む陽極と陰極とが配置されている電解槽と、
１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加する電源部と、を備える炭酸水の製造装置。
【請求項２】
前記陽極はさらにイリジウムを含む請求項１に記載の炭酸水の製造装置。
【請求項３】
請求項１の炭酸水の製造装置と、浴槽と、を備え、
前記浴槽は、前記電解槽との間で水および炭酸水の少なくともいずれかが循環するように構成されている炭酸浴装置。
【請求項４】
炭素を含む陽極と陰極とが配置されている電解槽に水を流入させる工程と、
１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に前記陽極と前記陰極との間に電圧を印加することにより、前記陽極で発生する炭酸ガスが前記水に溶解して炭酸水を得る工程と、を備える炭酸水の製造方法。
【請求項５】
前記陽極はさらにイリジウムを含む請求項４に記載の炭酸水の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸浴に好適に用いられる炭酸水の製造方法および製造装置、ならびに炭酸浴装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭酸浴は、その血行促進作用により、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。かかる炭酸浴のための炭酸水を製造するための種々の方法および装置が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開２００１−２９３３４４号公報（特許文献１）および特開２００４−３０５２８６号公報（特許文献２）は、炭酸ガスを水に溶解させることにより炭酸水を得る炭酸水の製造方法および製造装置を開示する。特に、特開２００１−２９３３４４号公報（特許文献１）は、炭酸ガスボンベからの炭酸ガスを、中空糸膜などの膜型炭酸ガス溶解器を用いて、水に溶解する方法（膜による炭酸ガスの溶解方法）を開示する。また、特開２００４−３０５２８６号公報（特許文献２）は、炭酸ガスボンベからの炭酸ガスを、インゼクタを用いて微細気泡として、水に溶解する方法（微細気泡による炭酸ガスの溶解方法）を開示する。
【０００４】
また、特開平０８−１９６４５６号公報（特許文献３）、特開平０８−１９６８８０号公報（特許文献４）および特開平０８−２５２１９２号公報（特許公報５）は、陽極および陰極のうち少なくとも陽極に炭素質電極を用いて構成された電解用電極を用いて水を電解することにより、炭素質電極に炭酸ガスを発生させて水に溶解させること（炭素質電極を用いた水の電解による炭素ガスの発生と溶解）により炭酸水を得る炭酸水の製造方法および製造装置を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２９３３４４号公報
【特許文献２】特開２００４−３０５２８６号公報
【特許文献３】特開平０８−１９６４５６号公報
【特許文献４】特開平０８−１９６８８０号公報
【特許文献５】特開平０８−２５２１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特開２００１−２９３３４４号公報（特許文献１）に開示の膜による炭酸ガスの溶解方法は、水垢および／または細菌の発生により膜が詰まり、炭酸ガスを溶解できなくなる問題点があった。また、特開２００４−３０５２８６号公報（特許文献２）に開示の微細気泡による炭酸ガスの溶解方法は、大きな装置が必要であり炭酸ガスの製造コストも高くなるという問題点があった。また、特開平０８−１９６４５６号公報（特許文献３）、特開平０８−１９６８８０号公報（特許文献４）および特開平０８−２５２１９２号公報（特許公報５）に開示の炭素質電極を用いた水の電解による炭素ガスの発生と溶解により炭酸水を得る方法は、炭素浴に適する高濃度の炭酸水を製造することが困難という問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を解決して、高濃度の炭酸水を効率よく製造することができる炭酸水の製造方法および製造装置、ならびにかかる炭酸水の製造装置を備える炭酸浴装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、炭素を含む陽極と陰極とが配置されている電解槽と、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に陽極と陰極との間に電圧を印加する電源部と、を備える炭酸水の製造装置である。ここで、陽極はさらにイリジウムを含むことができる。
【０００９】
また、本発明は、上記の炭酸水の製造装置と浴槽とを備え、浴槽は電解槽との間で水および炭酸水の少なくともいずれかが循環するように構成されている炭酸浴装置である。
【００１０】
また、本発明は、炭素を含む陽極と陰極とが配置されている電解槽に水を流入させる工程と、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に陽極と陰極との間に電圧を印加することにより、陽極に発生する炭酸ガスが水に溶解して炭酸水を得る工程と、を備える炭酸水の製造方法である。ここで、陽極はさらにイリジウムを含むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高濃度の炭酸水を効率よく製造することができる炭酸水の製造方法および製造装置、ならびにかかる炭酸水の製造装置を備える炭酸浴装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかる炭酸水の製造方法および製造装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明における炭酸水の製造方法および製造装置において用いられる陽極と陰極との間に印加される電圧のシーケンスの例を示す概略図である。ここで、（Ａ）は方形波状のパターンを示し、（Ｂ）は曲線波状のパターンを示す。
【図３】本発明にかかる炭酸浴装置の一例を示す概略図である。
【図４】実施例における遊離炭酸濃度の経時変化を示すグラフである。
【図５】実施例における遊離塩素濃度の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
図１を参照して、本発明の一実施形態である炭酸水の製造装置は、炭素を含む陽極１１と陰極１３とが配置されている電解槽１０と、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加する電源部２０と、を備える。本実施形態の炭酸水の製造装置は、かかる電解槽１０および電源部２０を備えることにより、陽極に発生する炭酸ガスのガス泡の直径をｎｍオーダーからμｍオーダーまでに小さくすることができるため、遊離炭酸濃度が高い高濃度の炭酸水の製造が可能となる。以下、詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態の炭酸水の製造装置は、炭素を含む陽極１１と陰極１３とが配置されている電解槽１０を含む。かかる電解槽１０中で水を電解すると、陽極１１において、陽極１１に含まれる炭素が酸化されて炭酸ガス（二酸化炭素ガス）が発生し、発生した炭酸ガスが水に溶解することにより、遊離炭酸を含む炭酸水が得られる。ここで、遊離炭酸とは、溶存炭素ガス（ＣＯ2）として水中に存在する二酸化炭素をいう。
【００１５】
このとき、水の中に、塩化物イオン（Ｃｌ-）が存在すれば、かかる塩化物イオンも陽極１１で酸化されて塩素ガス（Ｃｌ2）が発生し、かかる塩素ガスが水に溶解して遊離塩素となる。ここで、遊離塩素とは、溶存塩素ガス（Ｃｌ2）、次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）および次亜塩素酸イオン（ＯＣｌ-）の少なくともいずれかとして水中に存在する塩素をいう。また、上記の遊離塩素は水と反応して、一重項酸素ガス（1Ｏ2）などの活性酸素が発生する。ここで、活性酸素とは、酸素が化学的に活性になった化学種をいい、一重項酸素ガスの他、過酸化水素（ＨＯＯＨ）、スーパーオキシドアニオンラジカル（Ｏ2・-）、ヒドロキシラジカル（ＨＯ・）などが含まれる。すなわち、塩化物イオンを含む水（たとえば、水道水など）を電解すると、遊離炭酸に加えて、化学活性の高い遊離塩素および活性酸素が生成する。このため、遊離塩素および活性酸素による殺菌効果も期待できる。
【００１６】
なお、遊離炭酸濃度は、ＪＩＳ  Ｋ０１０１：１９９８に規定する塩化ストロンチウム−塩酸滴定法などにより測定することができる。また、遊離塩素濃度は、ＪＩＳ  Ｋ０１０１：１９９８に規定するジエチル−ｐ−フェニレンジアミン（ＤＰＤ）比色法などにより測定することができる。また、活性酸素濃度は、ＥＳＲ（電子スピン共鳴）法、ルミノールと活性酸素との反応による発光を用いたルミノール発光反応法などにより測定することができる。
【００１７】
ここで、炭素を含む陽極１１は、炭素を含む電極であれば特に制限はないが、炭酸ガスを効率よく発生させ、また、不純物が水中に含まれるのを抑制する観点から、炭素の含有量が高いものが好ましい。たとえば、炭素電極１１ａを用いることが好ましい。また、かかる炭素電極１１ａは、電解による脆化を抑制するため、各種バインダーにより補強されていてもよい。
【００１８】
また、陽極１１は、炭素に加えてイリジウムを含むことが好ましい。炭素を含む陽極１１は、水の電解より、陽極上で炭酸ガスを発生させることにより炭素が消費されて脆化して、炭素が水中に流出する場合がある。かかる場合に、陽極にイリジウムが存在すると、イリジウムの酸化作用により、上記の炭素も酸化されて炭酸ガスが発生する。このため、陽極１１中の炭素が炭酸ガスに変換される効率が高くなるとともに、水中に流出する炭素の量も低減する。炭素およびイリジウムを含む陽極１１は、特に制限はなく、上記炭素電極１１ａとともにイリジウム電極１１ｂを設けてもよく、炭素とイリジウムとの合金などの複合材を用いてもよい。
【００１９】
陰極１３は、特に制限はないが、低コストで耐腐食性が高い観点から、ステンレス、銅、鉄などを含むものが好ましい。陰極１３は、具体的には、ステンレス電極、銅電極、鉄電極などが好ましく挙げられる。
【００２０】
電解槽１０には、水の流入管１５および流出管１７が設けられ、流入管１５および流出管１７にはそれぞれバルブ１５ｖ，１７ｖが設けられている。バルブ１５ｖを開くことにより電解槽１０に水を流入させ、炭素を含む陽極と陰極との間に断続的に直流電流を印加して水を電解することにより、陽極１１で炭酸ガスが発生し、発生した炭酸ガスが水に溶解して、炭酸水が得られる。こうして得られた炭酸水は、バルブ１７ｖを開くことにより流出管１７から流出される。
【００２１】
また、本実施形態の炭酸水の製造装置は、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の高周波で断続的に、上記の陽極１１と陰極１３との間に、直流電圧を印加する電源部２０を備える。
【００２２】
１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加することにより、陽極１１に発生する炭酸ガスのガス泡の直径をｎｍオーダーからμｍオーダーまでに小さくすることができる。すなわち、陽極１１と陰極１３との間への電圧の印加が１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に行われるとき、陽極１１と陰極１３との間に電圧が印加されると陽極１１において炭酸ガスが発生し炭酸ガスのガス泡が成長し、陽極１１と陰極１３との間に電圧が印加されなくなると、陽極１１と陰極１３との間に逆電圧が発生して陽極１１において成長した炭酸ガスのガス泡が陽極１１から分離する。すなわち、陽極１１と陰極１３との間に断続的に印加する電圧の周波数を１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下に調整することにより、陽極で発生する炭酸ガスのガス泡の直径を１ｎｍから１００μｍまでの微細な範囲で調整することができる。かかる観点から、陽極１１と陰極１３との間に電圧を断続的に印加する周波数は、５００ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下が好ましく、１ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ以下がより好ましい。なお、炭酸ガスのガス泡の直径は、ナノ粒子径分布測定装置（好ましくは、動的光散乱法によるナノ粒子径分布測定装置）により測定することができる。
【００２３】
また、陽極で発生する炭酸ガスのガス泡の直径をさらに精度よく微細な範囲で調整する観点から、周波数に加えて、デューティ比をさらに調整することが好ましい。ここで、図２を参照して、デューティ比Ｄとは、周期的な現象において、ある期間（関数の周期Ｔ）に占めるその期間でその現象が継続される期間（関数が０でない期間τ）の割合をいい、Ｄ＝τ／Ｔで表される。たとえば、図２（Ａ）に示すような理想的なパルス列（方形波のパルス）では、パルス幅（関数が０でない期間τ）をパルス周期（関数の周期Ｔ）で割ったものがデューティ比Ｄである。なお、周波数ｆと周期Ｔとの間にはｆ＝１／Ｔの関係があるため、Ｄ＝τ／Ｔ＝τ・ｆと表される。かかるデューティ比は、特に制限はないが、上記観点から、０．２（２０％）以上０．８（８０％）以下が好ましく、０．４（４０％）以上が０．６（６０％）以下がより好ましい。
【００２４】
ここで、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に上記の陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加する電源部２０は、特に制限はなく、たとえば、直流電源２９と、スイッチ２７と、スイッチ２７のオン−オフの周波数およびデューティ比をそれぞれ設定するための周波数設定回路２１およびデューティ比設定回路２３と、設定された周波数およびデューティ比に対応してスイッチ２７をオン−オフするスイッチ制御回路２５と、を含む。このようにして、周波数ｆおよびデューティ比Ｄを設定すると、図２（Ａ）に示すような方形波（パルス）周期ＴがＴ＝１／ｆで方形波（パルス）幅τがτ＝Ｄ・Ｔ＝Ｄ／ｆである方形波に対応してスイッチをオン−オフすることにより、断続的に陽極１１と陰極１３との間に定電圧を印加することができる。
【００２５】
図１においては、直流電源２９とスイッチ２７とを用いたが、これらに替えて、交流電源と、整流器とを用いて（図示せず）、周波数ｆおよびデューティ比Ｄを設定してたとえば半波整流すると、図２（Ｂ）に示すような曲線波周期ＴがＴ＝１／ｆで曲線波幅τがτ＝Ｄ・Ｔ＝Ｄ／ｆである曲線波に対応して、断続的に陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加することができる。
【００２６】
（実施形態２）
図１を参照して、本発明の他の実施形態である炭酸水の製造方法は、炭素を含む陽極１１と陰極１３とが配置されている電解槽１０に水を流入させる工程と、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加することにより、陽極１１で発生する炭酸ガスが水に溶解して炭酸水を得る工程と、を備える。本実施形態の炭酸水の製造方法は、炭素を含む陽極１１と陰極１３とが配置されている電解槽１０に流入させた水を、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加することにより電解させると、陽極１１で発生する炭酸ガスのガス泡の直径をｎｍオーダーからμｍオーダーまでに小さくすることができるため、遊離炭酸濃度が高い高濃度の炭酸水を製造できる。以下、詳細に説明する。
【００２７】
本実施形態の炭酸水の製造方法は、特に制限はなく、たとえば実施形態１の炭酸水の製造装置を用いて行うことができる。
【００２８】
本実施形態の炭酸水の製造方法は、炭素を含む陽極１１と陰極１３とが配置されている電解槽１０に水を流入させる工程を備える。電解槽１０への水の流入方法は、特に制限はなく、たとえば、バルブ１５ｖを開いて流入管１５を通して電解槽１０へ水を流入させることができる。
【００２９】
本実施形態の炭酸水の製造方法は、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加することにより、陽極１１で発生する炭酸ガスが水に溶解して炭酸水を得る工程を備える。
【００３０】
水が流入した電解槽１０中で、炭素を含む陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加すると、陽極１１において、次式（１）に示すように、
Ｃ ＋ Ｏ2 → ＣＯ2                                        （１）
陽極１１に含まれる炭素が酸化されて炭酸ガス（二酸化炭素ガス）が発生し、発生した炭酸ガスが水に溶解することにより、遊離炭酸を含む炭酸水が得られる。
【００３１】
このとき、水の中に、塩化物イオン（Ｃｌ-）が存在すれば、次式（２）に示すように、
２Ｃｌ- → Ｃｌ2＋ ２ｅ-                                  （２）
塩化物イオンが陽極１１で酸化されて塩素ガス（Ｃｌ2）が発生し、かかる塩素ガスが水に溶解して遊離塩素となる。
【００３２】
さらに、次式（３）に示すように、
Ｃｌ2 ＋ Ｈ2Ｏ → ２ＨＣｌ ＋ １／２Ｏ2                    （３）
上記の遊離塩素は、水と反応して、一重項酸素ガス（1Ｏ2）などの活性酸素が発生する。
【００３３】
すなわち、塩化物イオンを含む水（たとえば、水道水など）を電解すると、遊離炭酸ガスに加えて、化学活性の高い遊離塩素および活性酸素ガスが生成する。このため、遊離塩素および活性酸素による殺菌効果も期待できる。
【００３４】
なお、遊離炭酸、遊離塩素および活性酸素の濃度の測定方法は、実施形態１において記載したとおりである。
【００３５】
ここで、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加することにより、陽極１１に発生する炭酸ガスのガス泡の直径をｎｍオーダーからμｍオーダーまでに小さくすることができる。すなわち、陽極１１と陰極１３との間への電圧の印加が１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に行うとき、陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加すると陽極１１において炭酸ガスが発生し炭酸ガスのガス泡が成長し、陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加しないと、陽極１１と陰極１３との間に逆電圧が発生して陽極１１において成長した炭酸ガスのガス泡が陽極１１から分離する。すなわち、陽極１１と陰極１３との間に断続的に印加する電圧の周波数を１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下に調整することにより、陽極１１で発生する炭酸ガスのガス泡の直径を１ｎｍから１００μｍまでの微細な範囲で調整することができる。かかる観点から、陽極１１と陰極１３との間に電圧を断続的に印加する周波数は、５００ｋＨｚ以上１００ＭＨｚ以下が好ましく、１ＭＨｚ以上１０ＭＨｚ以下がより好ましい。なお、炭酸ガスのガス泡の直径の測定方法は、実施形態１において記載したとおりである。
【００３６】
また、陽極で発生する炭酸ガスのガス泡の直径をさらに精度よく微細な範囲で調整する観点から、周波数に加えて、デューティ比をさらに調整することが好ましい。ここで、図２を参照して、デューティ比Ｄとは、上記実施形態１と同様に、周期的な現象において、ある期間（関数の周期Ｔ）に占めるその期間でその現象が継続される期間（関数が０でない期間τ）の割合をいい、Ｄ＝τ／Ｔで表される。たとえば、図２（Ａ）に示すような理想的なパルス列（方形波のパルス）では、パルス幅（関数が０でない期間τ）をパルス周期（関数の周期Ｔ）で割ったものがデューティ比Ｄである。なお、周波数ｆと周期Ｔとの間にはｆ＝１／Ｔの関係があるため、Ｄ＝τ／Ｔ＝τ・ｆと表される。かかるデューティ比は、特に制限はないが、上記観点から、０．２（２０％）以上０．８（８０％）以下が好ましく、０．４（４０％）以上が０．６（６０％）以下がより好ましい。
【００３７】
ここで、１０ｋＨｚ以上１０００ＭＨｚ以下の周波数で断続的に上記の陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加する方法には、特に制限はなく、たとえば、直流電源２９と、スイッチ２７と、スイッチ２７のオン−オフの周波数およびデューティ比をそれぞれ設定するための周波数設定回路２１およびデューティ比設定回路２３と、設定された周波数およびデューティ比に対応してスイッチ２７をオン−オフするスイッチ制御回路２５と、を含む電源部２０を用いて、周波数ｆおよびデューティ比Ｄを設定すると、図２（Ａ）に示すような方形波（パルス）周期ＴがＴ＝１／ｆで方形波（パルス）幅τがτ＝Ｄ・Ｔ＝Ｄ／ｆである方形波に対応してスイッチをオン−オフすることにより、断続的に陽極１１と陰極１３との間に定電圧を印加することができる。
【００３８】
図１においては、直流電源２９とスイッチ２７とを用いたが、これらに替えて、交流電源と、整流器とを用いて（図示せず）、周波数ｆおよびデューティ比Ｄを設定してたとえば半波整流すると、図２（Ｂ）に示すような曲線波周期ＴがＴ＝１／ｆで曲線波幅τがτ＝Ｄ・Ｔ＝Ｄ／ｆである曲線波に対応して、断続的に陽極１１と陰極１３との間に電圧を印加することができる。
【００３９】
また、実施形態１の場合と同様に、陽極１１は、炭素に加えてイリジウムを含むことが好ましい。炭素を含む陽極１１は、水の電解より、陽極上で炭酸ガスを発生させることにより炭素が消費されて脆化して、炭素が水中に流出する場合がある。かかる場合に、陽極にイリジウムが存在すると、イリジウムの酸化作用により、上記の炭素も酸化されて炭酸ガスが発生する。このため、陽極１１中の炭素が炭酸ガスに変換される効率が高くなるとともに、水中に流出する炭素の量も低減する。炭素およびイリジウムを含む陽極１１は、特に制限はなく、上記炭素電極１１ａとともにイリジウム電極１１ｂを設けてもよく、炭素とイリジウムとの合金を用いてもよい。
【００４０】
上記のようにして、本実施形態の炭酸水の製造方法によれば、陽極１１に発生する炭酸ガスのガス泡の直径をｎｍオーダーからμｍオーダーまでに小さくすることができるため、遊離炭酸濃度が好ましくは５００ｍｇ／ｌ以上、より好ましくは１０００ｍｇ／ｌ以上の高濃度の炭酸水を効率よく製造することができる。
【００４１】
本実施形態の炭酸水の製造方法は、さらに、炭酸水を電解槽１０から流出させる工程を備えることができる。かかる工程により、得られた炭酸水を電解槽１０から取り出すことができる。電解槽１０からの水の流出方法は、特に制限はなく、たとえば、バルブ１５ｖを開いて流出管１７を通して電解槽１０へ水を流入させることができる。
【００４２】
（実施形態３）
図３を参照して、本発明のさらに他の実施形態である炭酸浴装置は、実施形態１の炭酸水の製造装置と浴槽３０とを備え、浴槽３０は電解槽１０との間で水および炭酸水の少なくともいずれかが循環するように構成されている。かかる構成を有する炭酸浴装置は、浴槽中に遊離炭酸ガス濃度が高い炭酸水が効率よく得られる。
【００４３】
本実施形態の炭酸浴装置の構成は、特に制限はなく、たとえば、以下のように構成されている。炭酸水の製造装置は実施形態１と同様である。浴槽３０は、浴槽３０に水および炭酸水の少なくともいずれかを流入させるための流入管３５およびバルブ３５ｖと、浴槽３０から水および炭酸水の少なくともいずれかを流出させるための流出管３７およびバルブ３７ｖとを備える。また、電解槽１０と浴槽３０とは以下のように接続されている。すなわち、浴槽３０の流出管３７のバルブ３７ｖと電解槽１０の流入管１５のバルブ１５ｖとが第１接続管３１により接続されており、第１接続管３１の途中にポンプ３９が配置されている。電解槽１０の流出管１７のバルブ１７ｖと浴槽３０の流入管３５のバルブ３５ｖとが第２接続管３３により接続されている。
【００４４】
本実施形態の炭酸浴装置は、ポンプ３９により浴槽３０内の水が、浴槽３０の流出管３７、バルブ３７ｖ、第１接続管３１、ポンプ３９、バルブ１５ｖおよび電解槽１０の流入管１５を通って、電解槽１０内に流入する。次いで、電解槽１０内で実施形態２に記載したように炭素を含む陽極と陰極とを用いて水を電解することにより炭酸水を製造する。次いで、電解槽１０内で得られた炭酸水が、電解槽１０の流出管１７、バルブ１７ｖ、第２接続管３３、バルブ３５ｖおよび浴槽３０の流入管３５を通って、浴槽３０内に流入する。このようにして、電解槽１０で製造される炭酸水を、浴槽３０と電解槽１０との間で循環させることができ、浴槽３０内の炭酸水の遊離炭酸の濃度を効率的に高くしかつ高く維持することができる。なお、図３中の矢印は、水および炭酸水の少なくともいずれかの循環方向を示している。
【実施例】
【００４５】
（実施例１）
図１に示すような電解槽１０および電源部２０を含む炭酸水の製造装置を準備した。電解槽１０は、容積が１０ｌ（リットル）であり、陽極１１として炭素電極１１ａおよびイリジウム電極１１ｂが配置され、陰極１３としてステンレス（ＳＵＳ）電極が配置されていた。これらの電極は、いずれも３ｃｍ×３０ｃｍ×厚さ５ｍｍの板状の形状である。また、これらの電極は、陽極１１であるイリジウム電極１１ｂおよび炭素電極１１ａの主面間の距離が０．５ｃｍ、陽極１１である炭素電極１１ａと陰極１３であるステンレス（ＳＵＳ）電極との間の主面間の距離が１ｃｍとなるように配置されていた。また、電源部２０は、直流電源２９と、スイッチ２７と、周波数を１０ｋＨｚから１０００ＭＨｚまでの範囲で任意に設定できる周波数設定回路２１と、デューティ比を０から１まで（０％から１００％まで）の範囲で任意に設定できるデューティ比設定回路２３と、これらの回路に基づいてスイッチのオン−オフを制御するスイッチ制御回路２５と、を含む。
【００４６】
流入管１５から１ｌの水道水を流入した後、周波数を１ＭＨｚおよびデューティ比を０．６（６０％）に設定して、陽極１１と陰極１３との間に、通電時に１．５Ａの電流が流れるように、電圧を印加した。電圧印加から、０分後、１０分後、３０分後および６０分後のそれぞれにおいて、電解槽１０中の水または炭酸水の遊離炭酸濃度および遊離塩素濃度を測定した。遊離炭酸の濃度は、ＪＩＳ  Ｋ０１０１：１９９８に規定する塩化ストロンチウム−塩酸滴定法により測定した。また、遊離塩素濃度は、ＪＩＳ  Ｋ０１０１：１９９８に規定するジエチル−ｐ−フェニレンジアミン（ＤＰＤ）比色法により測定した。遊離炭酸の濃度は、電圧印加から、０分後が０ｍｇ／ｌ、１０分後が５００ｍｇ／ｌ、３０分後が８００ｍｇ／ｌ、６０分後が１０５０ｍｇ／ｌと極めて短時間で高くすることができた。また、遊離塩素の濃度も、電圧印加から、０分後が０．１０ｍｇ／ｌ、１０分後が０．２０ｍｇ／ｌ、３０分後が０．２７ｍｇ／ｌ、６０分後が０．３３ｍｇ／ｌと極めて高くすることができた。また、陽極から発生する炭酸ガスのガス泡の直径は、ナノ粒子分布測定装置（ベックマンコールター社製ＬＳ１３３２０）により測定したところ、１０ｎｍ〜１０００ｎｍと、極めて小さかった。結果を表１にまとめた。
【００４７】
（実施例２）
陽極１１として炭素電極１１ａのみを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、電解槽中の陽極と陰極との間に電圧を印加した。遊離炭酸の濃度は、電圧印加から、０分後が０ｍｇ／ｌ、１０分後が３００ｍｇ／ｌ、３０分後が５００ｍｇ／ｌ、６０分後が６００ｍｇ／ｌと短時間で高くすることができた。また、遊離塩素の濃度も、電圧印加から、０分後が０．１０ｍｇ／ｌ、１０分後が０．１０ｍｇ／ｌ、３０分後が０．１５ｍｇ／ｌ、６０分後が０．１５ｍｇ／ｌと高くすることができた。また、陽極から発生する炭酸ガスのガス泡の直径は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍと、極めて小さかった。なお、電圧印加からの時間の経過かとともに、電解槽中の水が黒く濁った。これは、陽極の炭素電極中の炭素が、炭酸ガスに酸化される前に、水中に多く流出したためと考えられる。結果を表１にまとめた。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
また、表１の結果に基づいて、実施例１および実施例２について、遊離炭酸の濃度の経時変化を図４にプロットし、遊離塩素の濃度の経時変化を図５にプロットした。表１、図４および図５を参照して、実施例１は、実施例２に比べて、遊離炭素および遊離塩素の濃度およびその上昇率がいずれも高くなった。また、実施例１は、実施例２において見られたような水の黒濁が見られなかった。陽極が炭素に加えてイリジウムを含むことにより、イリジウムの酸化作用により、陽極に含まれる炭素の酸化効率が高くなり遊離炭素の生成効率が高くなったため、水中に流出する炭素が低減されたものと考えられる。また、陽極に含まれるイリジウムの酸化作用により、遊離塩素の生成が促進されたものと考えられる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  電解槽、１１  陽極、１１ａ  炭素電極、１１ｂ  イリジウム電極、１３  陰極、１５，３５  流入管、１５ｖ，１７ｖ，３５ｖ，３７ｖ  バルブ、１７，３７  流出管、２０  電源部、２１  周波数設定回路、２３  デューティ比設定回路、２５  スイッチ制御回路、２７  スイッチ、２９  直流電源、３０  浴槽、３１  第１接続管、３３  第２接続管、３９  ポンプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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