(57)【要約】【課題】  低濃度から高濃度まで任意の濃度の炭酸水を生成する。【解決手段】  圧力容器１には高圧炭酸ガスボンベ２から圧力調整された炭酸ガスが供給される。水槽３からの水は圧力容器１の気相領域に散布され、圧力下で炭酸ガスが水に溶解して炭酸水ができる。炭酸水は圧力容器１の底部から排出管７を通じて排出される。炭酸水排出管７には絞りや減圧機構８が設けられ、これにより圧力容器１の底部には所定水位の炭酸水が貯留された状態が維持される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧炭酸ガスを圧力容器の中に供給する炭酸ガス供給工程と、
外部から連続的に供給される水を前記圧力容器内の気相領域に散布して圧力下で炭酸ガスと接触させる散水工程と、
前記圧力容器の底部に貯留した炭酸水が所定の水位を保持することができるように炭酸水の排出量を規制及び／又は抑制しながら前記圧力容器の底部から炭酸水を連続的に排出させる炭酸水排出工程とを有する炭酸水生成方法。
【請求項２】
大気圧下の水供給源から水を連続的に第１ポンプで圧力容器に圧送する水供給工程を更に有し、
該第１ポンプにより圧送された水が前記圧力容器内の気相領域に散布される、請求項１に記載の炭酸水生成方法。
【請求項３】
前記第１ポンプが気液混合ポンプであり、該気液混合ポンプに水と炭酸ガスとが吸引される、請求項２に記載の炭酸水生成方法。
【請求項４】
該散水工程の最中に、前記気相領域に散布した水を微粒子化する水粒子生成工程を更に有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の炭酸水生成方法。
【請求項５】
前記水粒子生成工程が、前記気相領域に散布した水同士を衝突させることにより行われる、請求項４に記載の炭酸水生成方法。
【請求項６】
前記水粒子生成工程が、前記気相領域に散布した水を回転体に衝突させることにより行われる、請求項５に記載の炭酸水生成方法。
【請求項７】
前記散水工程で、前記気相領域に散布された水が落下するのを遅延させる落水遅延工程を更に有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の炭酸水生成方法。
【請求項８】
前記落水遅延工程が、前記圧力容器内の中心部分で上方に向かい外周部分で下方に向かう気流を生成することにより行われる請求項７に記載の炭酸水生成方法。
【請求項９】
前記水又は前記炭酸水に、次亜塩素酸塩又は亜塩素酸塩の溶液を酸性に調製した殺菌液を添加する殺菌液添加工程を更に有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の炭酸泉生成方法。
【請求項１０】
前記水又は前記炭酸水に銀イオンを添加する銀イオン添加工程を更に有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の炭酸水生成方法。
【請求項１１】
前記圧力容器の中に硫化水素ガスを供給する硫化水素供給工程を更に有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の炭酸水生成方法。
【請求項１２】
前記水供給源の水が遊離硫化水素を含有する水である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の炭酸水生成方法。
【請求項１３】
前記圧力容器の底部に貯留した炭酸水を第２ポンプで汲み上げて前記気相領域に散布する還流工程を更に有する請求項１〜１２に記載の炭酸水生成方法。
【請求項１４】
前記炭酸泉排出工程での排出の規制及び／又は抑制が、前記圧力容器の底部に配置され排出口を開閉するフロートバルブ及び／又は前記圧力容器の排出管に設けられた絞り及び／又は減圧弁によって行われる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の炭酸水生成方法。
【請求項１５】
前記炭酸水排出工程で、前記圧力容器から前記水供給源に炭酸水を排出する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の炭酸水生成方法。
【請求項１６】
前記水供給源が、浴槽、プール、炭酸水貯留容器、炭酸水を使用した現場から使用済みの炭酸水を回収する配管の群から選択された一つである、請求項１〜１５に記載の炭酸水生成方法。
【請求項１７】
高圧炭酸ガス源から炭酸ガスの供給を受ける圧力容器と、
該圧力容器の底部に開口する排出管と、
水供給源の水を前記圧力容器に圧送するポンプと、
該ポンプから圧送された水を前記圧力容器の気相領域に散布する水散布手段と、
該気相領域に散布された水に炭酸ガスが溶解することにより生成された炭酸水が前記排出管により排出される量を規制又は抑制して前記圧力容器の底部に所定の水位の炭酸水を貯留させた状態で炭酸水を連続的に排出させる水位維持排出手段とを有する炭酸水生成装置。
【請求項１８】
前記水散布手段から散布された水を微粒子化する微粒子生成手段を更に有する請求項１７に記載の炭酸水生成装置。
【請求項１９】
前記水散布手段から前記気相領域に散布された水が落下するのを遅延させる落水遅延手段を更に有する請求項１７又は１８に記載の炭酸水生成装置。
【請求項２０】
前記落水遅延手段が、前記圧力容器内の気相領域に気流を生成するためのファンからなる、請求項１９に記載の炭酸水生成装置。
【請求項２１】
前記ファンの回転軸に固設された衝突部材を更に有し、
該衝突部材が前記微粒子生成手段を構成して、前記水散布手段により散布された水が前記衝突部材と衝突することにより微粒子化される、請求項２０に記載の炭酸水生成装置。
【請求項２２】
前記圧力容器が硫化水素源から硫化水素ガスの供給を受ける、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の炭酸水生成装置。
【請求項２３】
前記圧力容器内に貯留した炭酸水又は前記圧力容器から排出される炭酸水の溶存炭酸ガス濃度を検出するセンサと、
該センサからの信号を受けて、前記炭酸水の溶存炭酸ガス濃度が所定の濃度になったときに、前記高圧炭酸ガス源から前記圧力容器への炭酸ガスの供給量を低減又は停止させる制御手段とを更に有する、請求項１７〜２２のいずれか一項に記載の炭酸水生成装置。
【請求項２４】
前記センサが検出した溶存炭酸ガス濃度を表示する表示手段を更に有する請求項２３に記載の炭酸水生成装置。
【請求項２５】
前記水供給源の水が温水である、請求項１７〜２４のいずれか一項に記載の炭酸水生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸ガスが溶解した炭酸水を生成する方法及び装置に関し、より詳しくは、大量の水又は温水に炭酸ガスを溶解させて任意の濃度の炭酸水又は炭酸泉に生成することができる炭酸水生成方法及び装置に関する。本発明は、浴用、治療用、美容用の炭酸泉、野菜などを洗浄するための炭酸水に適用することができ、また、室内又は室外の遊泳プールで循環使用する水に炭酸ガスを溶解させるのに適用することができる。本発明は、最も典型的には、連続的に供給される大量の水（温水を含む）に炭酸ガスを溶解させて所定の濃度の炭酸水を生成しつつ現場に連続的に供給すると共に、この現場から回収した炭酸水に炭酸ガスを溶解させて炭酸水の濃度を維持する炭酸水の循環使用に適する。
【背景技術】
【０００２】
人体の皮膚は、冷水に触れたときに体温の低下を防ぐために毛細血管の収縮が起こり、皮膚近傍での血流が減少する。これに対して、適度な温度の炭酸水に肌が接すると、皮膚の下に炭酸ガスが浸透して酸素欠乏状態になり、この酸素欠乏状態の信号を受けた毛細血管は大量の血液を流せるように毛細血管の入口を開き、この結果、皮膚近傍の血流が増大し、皮膚の紅潮現象となって現れる。このメカニズムが、炭酸泉の浴用効果と考えられている。ここに、温泉として適温である４０〜４５℃程度の温度での炭酸ガスの飽和溶存濃度は約1,000PPMである。
【０００３】
炭酸泉は、保温効果に優れた皮膚に優しい温泉として世界的に知られている。このことだけでなく、高濃度の炭酸泉は治療効果があると認識され始めている。例えば、糖尿病患者に多く見られるように、例えば足のキズが悪化して壊死状態になり、このため足の切断手術が必要になる事例が世界的に増加しているが、このような事例に対して高濃度炭酸泉に入浴する治療方法が効果的であると考えられている。
【０００４】
特許文献１は、ガス透過性中空糸を使った炭酸泉生成装置を提案している。この炭酸泉生成装置は、中空糸を収容した炭酸ガス溶解器と浴槽とが循環管路で連結され、ポンプで浴槽から汲み上げた温水を炭酸ガス溶解器の中に供給し、炭酸ガス溶解器で炭酸ガスを溶解させて高濃度の炭酸泉を生成して、これを浴槽に供給するようになっている。また、この炭酸泉生成装置は、浴槽内に設置した濃度センサを有し、この濃度センサで浴槽内の炭酸泉の炭酸ガス濃度を検知して、炭酸ガス溶解器に供給する炭酸ガスの流量を制御することを提案している。この炭酸泉生成装置は、温水に含まれる汚染物によって中空糸の機能が阻害され易いという問題があり、初期性能を維持するには高頻度のメンテナンスが必要となるという欠点がある。
【０００５】
特許文献２は他の形式の炭酸泉生成装置を提案している。この炭酸泉生成装置は、圧力タンク内に温水を収容し、この圧力タンク内で、圧力下で炭酸ガスをバブリングすることにより温水に炭酸ガスを溶解させて炭酸泉を生成し、所定時間が経過したら炭酸泉を後段のガス分離器に送って大気圧まで減圧すると共に炭酸泉から出た炭酸ガスを回収し、所定時間が経過したら、炭酸泉をガス分離器から浴槽に供給するようになっている。
【０００６】
この特許文献２に開示の炭酸泉生成装置はいわゆるバッチ式であり、圧力タンクに所定量の温水を投入した後に炭酸泉を生成する工程を実行し、次いで、この圧力タンクから炭酸泉を取り出して圧力タンクを空にし、その後、空の圧力タンクの中に温水を供給して、再び炭酸泉を生成する工程を実行するというものであり、このことから、炭酸泉を連続的に生成することができない。
【０００７】
特許文献３は他の形式の炭酸泉生成装置を提案している。この炭酸泉生成装置は、浴槽から温水を取り出す管路に炭酸ガスを供給して温水と炭酸ガスとを合流させた後にポンプの吸い込み口からポンプ内に入れ、このポンプで炭酸ガスと温水とを混合させて炭酸ガスを温水に溶解させて炭酸泉を生成し、ポンプから送り出される炭酸泉をアキュームレータに供給して、このアキュームレータで未溶解の炭酸ガスを回収した後にアキュームレータの底から炭酸泉を浴槽に戻す構成を採用している。また、この炭酸泉生成装置は、アキュームレータと浴槽との間の配管に絞りが設けられ、アキュームレータ内の炭酸ガスの増加に伴ってアキュームレータ内の炭酸泉の水位が低下すると電磁弁を開いてアキュームレータから炭酸ガスを排出し、アキュームレータ内の炭酸泉の水位が増加すると電磁弁を閉じる制御が行われる。
【０００８】
この特許文献３に開示の炭酸泉生成装置は、ポンプの攪拌作用により炭酸ガスを温水に溶解させることを主眼にしており、汎用のポンプを採用したときには、これにより生成できる炭酸泉の溶存炭酸ガス濃度を高濃度にすることは難しい。すなわち、高濃度の炭酸泉を生成しようとしたら、ポンプの上流で大量の炭酸ガスを温水と合流させる必要があるが、この結果、ポンプは大量の気体を吸い込むことになるため、汎用のポンプでは本来のポンプ作用が阻害される。
【０００９】
炭酸水は、温泉だけでなく洗浄にも用いられている。特開２０００−１５３２４５号公報は、飲料を容器に収容するボトリングラインをアルカリ洗浄し、その次に炭酸水ですすぎ洗浄を行うための洗浄システムを開示している。この洗浄システムでは、洗浄液をボトリングラインに供給するための配管にノズルを設け、このノズルから炭酸ガスを噴射させることですすぎ用の炭酸水を生成する。
【００１０】
特許文献４の洗浄システムは、炭酸水をすすぎ用に用いる目的に沿った程度の比較的低濃度の炭酸水を生成する構成を採用している。つまり配管内にノズルを通じて炭酸ガスを供給しても、これにより生成可能な炭酸水の濃度は限定的である。
【特許文献１】特開平７−３１３８５５号
【特許文献２】特開平１１−１９２４２１号公報
【特許文献３】特開平６−２６９４８３号公報
【特許文献４】特開２０００−１５３２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、高濃度の炭酸水を生成することのできる能力を備えた炭酸水生成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、低濃度から高濃度まで任意の濃度の炭酸水を生成することのできる炭酸水生成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、適用範囲が制限的でなく且つ保守管理の頻度を低くすることのできる炭酸水生成方法及び装置を提供することにある。
本発明の更なる目的は、比較的長期に亘って初期性能を維持しつつ連続的に炭酸水を生成することのできる炭酸水生成方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の技術的課題は、本発明の一つの観点によれば、
高圧炭酸ガスを圧力容器の中に供給する炭酸ガス供給工程と、
外部から連続的に供給される水を前記圧力容器内の気相領域に散布して圧力下で炭酸ガスと接触させる散水工程と、
前記圧力容器の底部に貯留した炭酸水が所定の水位を保持することができるように炭酸水の排出量を規制及び／又は抑制しながら前記圧力容器の底部から炭酸水を連続的に排出させる炭酸水排出工程とを有する炭酸水生成方法を提供することにより達成される。圧力容器内の気相領域に散布される水は、典型的には、大気圧下の水供給源からポンプを使って圧送される。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、上記の技術的課題は、
高圧炭酸ガス源から炭酸ガスの供給を受ける圧力容器と、
該圧力容器の底部に開口する排出管と、
水供給源の水を前記圧力容器に圧送するポンプと、
該ポンプから圧送された水を前記圧力容器の気相領域に散布する水散布手段と、
該気相領域に散布された水に炭酸ガスが溶解することにより生成された炭酸水が前記排出管により排出される量を規制又は抑制して前記圧力容器の底部に所定の水位の炭酸水を貯留させた状態で炭酸水を連続的に排出させる水位維持排出手段とを有する炭酸水生成装置を提供することにより達成される。
【００１４】
上記水供給源の水は温水を含む。したがって、本発明の説明において、用語「水」は温水を含むと解釈すべきである。本発明の説明において、特に温水に限定するときには、用語「温水」を使用する。したがって用語「炭酸水」は炭酸泉を含む。水供給源は水道水、井戸水、鉱泉、温泉を含み、例えば溶存炭酸ガスを含む鉱泉又は温泉（典型的には炭酸泉）に対して本発明を適用することにより溶存炭酸ガス濃度を高めることができる。また、水供給源は、浴槽、プール、生成した炭酸水を貯留する容器を含み、また、例えば野菜洗浄に炭酸水を適用したときには、使用後の炭酸水を回収する配管を含む。
【００１５】
上述した圧力容器内での水の散布は、高濃度の炭酸水を得やすいという理由で噴霧ノズルを使用してもよい。圧力容器の内部で生成される炭酸水の濃度は、気相領域に噴霧する水の粒子の大きさによって左右され、水の粒子が小さいほど溶存炭酸ガスの濃度を高くなる傾向になる。したがって、高濃度（例えば飽和濃度）の炭酸水を生成するには、噴霧ノズルを採用するのが好ましく、この噴霧ノズルは、平均径が２〜５０μｍ、好ましくは２〜１５μｍ、最も好ましくは２〜８μｍの径の水粒子を噴霧できる能力を備えているのがよい。しかし、噴霧ノズルは目詰まりし易い。この問題を解消するのであれば、シャワーノズルやスプレーノズルを採用するのがよく、これにより保守管理を軽減することができるという利点がある。
【００１６】
本発明は、圧力容器に供給される水、圧力容器内の炭酸水又は圧力容器から排出される炭酸水に銀イオンを添加するのが好ましく、これに代えて又はこれに加えて、次亜塩素酸塩又は亜塩素酸塩の溶液を酸性に調製した殺菌液を添加するのが好ましい。
【００１７】
例えば圧力容器に供給する水に銀イオンを添加したときには、この圧力容器に水を供給する配管内で水と銀イオンとが混合しながら圧力容器に入り込むことから、水を満遍なく殺菌することができる。この場合、圧力容器に供給する水が浴槽又はプールから汲み上げた水であれば浴槽と圧力容器とで循環回路を構成することから、炭酸水を殺菌しながら循環使用できるだけでなく、圧力容器内を殺菌することができる。また、プールで藻の発生を抑えるのであれば、銀イオンに加えて銅イオンを添加すればよい。
【００１８】
最も好ましくは、圧力容器内に供給する水に銀イオンを添加し、圧力容器から排出する炭酸水に銀イオンと銅イオンとを添加すれば、殺菌効果及び藻の発生抑制効果の双方の効果を得ることができる。
【００１９】
銀イオンは、各種のバクテリアの細胞に強く吸着し、バクテリアの細胞酵素をブロッキングして死滅させると考えられている。また、銀イオンは、大腸菌やレジオネラ菌に対して強い殺菌作用を示すことが知られている。この殺菌効果は、例えば２４時間風呂であれば２分間〜数１０分間程度銀イオンを添加して殺菌することで得られることが知られていることから、常時銀イオンを添加し続けるのではなく、所定のサイクルで（例えば１日に数回）、数分間、銀イオンを添加するようにすればよい。
【００２０】
レジオネラ菌の発育に適したpＨは6.9プラス／マイナス0.1と狭いが、ある研究レポートによれば、pＨは6.2〜９の範囲の浴槽水からレジオネラ菌が検出されたと報告がある。
【００２１】
炭酸泉は、実験によれば、炭酸ガス濃度が例えば１００ppmでpＨ5.87になる。３００ppmでpＨ5.39、４２℃の温水の飽和炭酸ガス濃度である１０００ppmであればpＨ4.87であった。従って、溶存炭酸ガス濃度が１００ppm以上の炭酸泉を生成して、これを浴用に使用すれば、pＨがレジオネラ菌の生育範囲よりも酸性側にあることから、レジオネラ菌に対して極めて安全な温泉として使用することができることが分かるであろう。
【００２２】
他方、遊泳プールの殺菌で塩素系殺菌剤が使用されており、残留塩素が1.25mg/リットルを維持すると１５分間でレジオネラ菌が死滅するが、0.65mg/リットル（0.65ppm）では６０分間経過しても死滅しないことが分かっている。通常の遊泳プールでは、残留塩素が0.4〜１mg/リットルに維持されているが、刺激臭（塩素臭）が強い。
【００２３】
したがって、本発明に従う炭酸水生成方法又は装置により例えば１００ppmの炭酸水を遊泳プール（温水プールや室外プール）に使用することでレジオネラ菌対策も可能になるが、例えば６０ppm程度の炭酸水を使用するときにはレジオネラ菌対策を施すことが好ましい。このために、例えば炭酸水に単に次亜塩素酸ソーダをそのまま添加したときには炭酸ソーダが生成されてしまう。
【００２４】
これを解決するには、次亜塩素酸又は亜塩素酸を含む弱酸性に調製した殺菌液を添加することで、次亜塩素酸又は亜塩素酸による殺菌を行うことができる。次亜塩素酸又は亜塩素酸による殺菌液を添加することで、塩素臭が殆ど無い状態で且つ完全に殺菌した状態で、例えば温水プールでの遊泳を楽しみながら且つ美容（肌）や健康によい炭酸泉浴を楽しむことができる。
【００２５】
本発明は、浴用、プール用、治療用の炭酸水（炭酸泉を含む）に適用できるだけでなく、美容を目的とした炭酸水にも適用することができる。
【００２６】
美容に関する基本的な考え方は、皮膚を反復的に刺激して皮膚近傍の毛細血管の働きを良くすることで皮膚を活性化させることにある。例えば、高濃度（例えば約８００ppm以上）の炭酸水を用いて美容パックを行った場合、皮膚近傍の血流が増大して皮膚を活性化させることができると期待でき、また、同様に頭皮を高濃度炭酸水でパックしたり頭皮浴させることで頭皮を活性化させることができ、このことは毛髪の活性化に通じると期待できる。
【００２７】
治療用に炭酸水を使用することができる。例えば冬の乾燥期間の老人特有の皮膚のかゆみを防ぐためには，高濃度炭酸泉による毛細血管を発達させるのが効果的である。浴槽の中に投入する炭酸ガス発生剤が販売されているが、この炭酸ガス発生剤を浴槽に投入したとしても、これにより得られる炭酸泉の溶存炭酸ガス濃度は約６０〜１００ppmであり、炭酸泉の浴用効果を効果的に得るには濃度が低すぎる。本発明による炭酸水生成方法及び装置によれば、これよりも高濃度の炭酸水を連続的に生成することができるため、治療用の炭酸水を生成するのに好都合である。
【００２８】
浴用及び美容のために炭酸泉を使用するのであれば、本発明により炭酸泉を生成する過程、生成した炭酸泉を排出する過程又は圧力容器１に水を供給する段階で遊離硫化水素を含む水を添加する、又は圧力容器に硫化水素ガスを供給するのが好ましい。遊離硫化水素は優れた浴用効果があることが知られている。従って、本発明により生成した比較的高濃度の炭酸泉に遊離硫化水素を含有させることで、また、必要に応じてミネラル成分を添加することで、天然温泉よりも優れた浴用効果を発揮させることができる。
【００２９】
本発明の上述した目的及び効果は、添付の図面を参照した本発明の好ましい実施例の詳細な説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。以下に、図面に基づいて本発明の好ましい実施の形態及び具体例を詳しく説明する。
【００３１】
先ず、図１を参照して本発明の炭酸水生成方法及び装置の好ましい実施の形態の一例を説明する。図１の参照符号１はステンレス製の圧力容器であり、この圧力容器１には、典型的には高圧炭酸ガスボンベからなる炭酸ガス源２から炭酸ガスが供給され、これにより圧力容器１の内部は、例えば１Kg/cm2〜１０Kg/cm2（ゲージ圧）に維持される。
【００３２】
圧力容器１には、浴槽などの大気圧下の水槽３からポンプ４を使って汲み上げた水が供給管５を通じて供給される。圧力容器１の内部には、その気相領域に、水散布手段として複数のスプレーノズル６が配設されており、スプレーノズル６は供給管５に接続されている。変形例として、スプレーノズル６に代えてシャワーノズルであってもよい。
【００３３】
圧力容器１内は、高圧炭酸ガスの供給により大気圧よりも高い圧力状態に維持され、この圧力下でスプレーノズル６から水を散布することにより、炭酸ガスが溶存した炭酸水を生成することができ、生成した炭酸水は圧力容器１の底部に液相となって溜まる。
【００３４】
圧力容器１の底部には、炭酸水排出管７が接続されており、圧力容器１内の炭酸水は、炭酸水排出管７を通じて水槽３に還流される。炭酸水排出管７には、圧力容器１から出る炭酸水の流量を抑制する機構として、絞り又は減圧機構８が設けられており、これにより圧力容器１内の炭酸水の所定の水位が維持される。変形例として、図２に示すように、圧力容器１にフロートバルブ９を設け、このフロートバルブ９によって圧力容器１内の炭酸水の所定の水位を維持するようにしてもよい。
【００３５】
叙上のように炭酸水生成システムは、ポンプ４により水槽３から炭酸水を汲み上げ、この汲み上げた炭酸水を炭酸ガスで充満した高圧の気相領域に散布して所定の濃度の炭酸水を生成した後に再び水槽３に戻す循環式炭酸水生成システムを構成しており、これにより、水槽３と圧力容器１とを循環させながら、水槽３内の炭酸水の濃度を一定に保つことができる。
【００３６】
水槽３が２４時間風呂や大型の浴槽であれば、常時、所定の濃度の炭酸泉を楽しむことができる。水槽３内の水が沈殿物やゴミなどを含むときには、水槽３内の水を汲み上げる供給管５の吸い込み口及び／又はポンプ４を挟んでその前後にフィルタや濾過器などのゴミ捕獲手段１０を設けるのが好ましい。また、加温した炭酸水を利用するのであれば、炭酸水の温度維持のために、例えば圧力容器１の底部にヒータ１１を設けると共に、圧力容器１の底部又は排出管７に温度センサ（図示せず）を設け、この温度センサで検出した温度が所定の温度よりも低いときにヒータ１１をオンさせるようにすればよい。圧力容器１内にヒータ１１を設ける代わりに、水供給管５及び／又は排出管７の回り又は排出管７の中にヒータを設けるようにしてもよい。
【００３７】
炭酸水生成システムを設置した後に始めて運転する初期工程、又は、炭酸水生成システムのメンテナンスを終了した後に始めて運転するときの準備工程で、圧力容器１に炭酸ガスを充填しながら圧力容器１内の空気を外部に排出することにより圧力容器１内を炭酸ガスで満たすのが好ましい。このために、圧力容器１の例えば上部に、空気を排出するための排気管１２を設けると共に、この排気管１２に開閉バルブ（排気バルブ）１３を設けるのがよい。
【００３８】
炭酸水の濃度の調整は、最も典型的には、炭酸ガス源２から圧力容器１に供給する炭酸ガスの圧力又は流量を制御することにより調整可能である。すなわち、生成する炭酸水の溶存炭酸ガス濃度は、圧力容器１内の圧力によって左右される。圧力容器１内の圧力が高ければ、生成する炭酸水の溶存炭酸ガス濃度が高くなる傾向になる。
【００３９】
炭酸ガス源１として高圧炭酸ガスボンベを使用するのであれば高圧炭酸ガスボンベから取り出した炭酸ガスの圧力を所定圧力に調整するために、図２に示すように、高圧炭酸ガスボンベ２に通じる炭酸ガス供給管１４に、手動開閉バルブ１５の他に、例えばデュティ制御される電動バルブ１７を設けると共に、炭酸水排出管１１に溶存炭酸ガスの濃度を検出する濃度センサ１８を設けて、電動バルブ１７をコントローラ１９で制御するのがよい。変形例として、電動バルブ１７の開度を一定にしておき、圧力調整弁２０で圧力容器１内の圧力を制御するようにしてもよい。なお、コントローラ１９は、検出した溶存炭酸ガス濃度を数値に変換して、例えば液晶画面や７セグメントＬＥＤなどの表示器２１で数値表示するのがよい。なお、濃度センサ１８は、水槽３及び／又はポンプ４を配置した供給管５にセンサ１８（図７）を設けて、水槽３内の炭酸水の濃度や、水槽３から汲み上げた炭酸水の濃度を表示するようにしてもよい。
【００４０】
図３に示すように、圧力容器１内の液相領域に、多孔質体２３などの散気手段を付加的に設けてもよい。すなわち、圧力容器１内の液相領域に設けた多孔質体２３から炭酸ガスを放出させてバブリングすることにより炭酸水の濃度を追加的に高めることができる。
【００４１】
図４は、複数の圧力容器１を直列に接続して多段形式（図示の例では３段）で高濃度の炭酸水を生成する例を示す。第１段目の圧力容器１Ａには、ポンプ４によって水槽３から汲み上げた水が散布される。第１段圧力容器１Ａ内の炭酸水は、連通管２４によって第２段目の圧力容器１Ｂに供給され、この第２段目の圧力容器１Ｂの気相領域に散布される。同様に、第２段目の圧力容器１Ｂ内の炭酸水は、連通管２４によって第３段目の圧力容器１Ｃに供給され、この第３段目の圧力容器１Ｃの気相領域に散布される。このようにして、水槽３内の水は、第１段目の圧力容器１Ａから、順次、第２段目の圧力容器１Ｂ、第３段目の圧力容器１Ｃに移行することにより、炭酸ガスが水に溶解して溶存炭酸ガスの濃度が高くなり、最終段の圧力容器１Ｃから高濃度の炭酸水を排出して、これを水槽３に還流することができる。
【００４２】
第１〜第３の圧力容器１Ａ〜１Ｃ内の圧力は、第１段目の圧力容器１Ａが最も高く、第３段目の圧力容器１Ｃが最も低くなるように、これら圧力容器１Ａ〜１Ｃに供給する炭酸ガスの量又は圧力を調整するのがよい。図５は、２段式の炭酸水生成システムを例示するものであるが、この図５に参照符号２５で示すように、高圧炭酸ガスボンベ２に通じる炭酸ガス供給管１４を分岐して第２段目の圧力タンク１Ｂには減圧弁２５を介して比較的低圧の炭酸ガスを供給するようにしてもよい。
【００４３】
第１段目の圧力容器１Ａから第２段目の圧力容器１Ｂへの炭酸水の圧送は、これら圧力容器１Ａ、１Ｂの差圧によって行うことができる。同様に、第１段目の圧力容器１Ｂから第２段目の圧力容器１Ｃへの炭酸水の圧送は、これら圧力容器１Ｂ、１Ｃの差圧によって行うことができる。
【００４４】
隣接する圧力容器１Ａ、１Ｂ又は１Ｂ、１Ｃを同じ内部圧力に設定するのであれば、連通管２４にポンプを設ければよい。
【００４５】
多段式炭酸水生成システムの散布手段６にシャワーノズルを採用したときには、噴霧ノズルを採用した場合に比べて、比較的低圧であっても圧力容器１内に水を散布することができるため、第１段圧力容器１Ａ内の内圧つまり炭酸ガス圧を比較的低圧（例えば、５気圧）に設定し、次の第２段圧力容器１Ｂの内圧を３気圧、最終段の圧力容器１Ｃの内圧を２気圧に設定したとしても、第１段と第２段との間の圧力差及び第２段と第３段との間の圧力差で、第２段圧力容器１Ｂ及び第３段圧力容器１Ｃ内のシャワーノズル６から水を散布させることができる。また、最終段の圧力容器１Ｃの内圧を１気圧程度に設定することができるのであれば、炭酸水排出管７に減圧機構や絞り８を設ける必要が無くなる。いずれにせよ、各段の圧力容器１内に貯留される温水がゼロになるのを回避するために、各圧力容器１に水位センサを設け、また、圧力容器１から延びる炭酸水排出管７又は連通管２４に、絞りや流量制御バルブ８、フロートバルブ９（図５）又は水位センサによって制御される開閉バルブを設けることで、各段の圧力容器１内の水位を所定のレベルに保つことができる。
【００４６】
図６に示すように、多段式炭酸泉生成システムに含まれる圧力容器１のうち、最終段の圧力容器１Ｃに代えて貯蔵タンク２６を採用し、この貯蔵タンク２６を、その上段の圧力容器１Ｂと減圧機構２５を介して連通させて、貯蔵タンク２６の内圧が大気圧よりも若干高い圧力（例えば1.5〜２気圧）となるように調整するようにしてもよい。これによれば、第１段、第２段の圧力容器１Ａ、１Ｂで生成された高濃度の炭酸水が貯蔵タンク２６に滞留している期間に炭酸水から余剰炭酸ガスを放出させることができる。炭酸水から放出された余剰炭酸ガスは、貯蔵タンク２６から排気管１２を通じて回収することができる。
【００４７】
上述した炭酸水生成システムを用いて炭酸泉を生成するのであれば、図７に示すように、水槽３とポンプ４との間に給湯器２７を設けて、この給湯器２７で加温しながら温水の補給を行うようにするのが好ましい。
【００４８】
水槽３から炭酸水を取り出すための排出管７の管路構成として、図８に示すように、その上流側にメイン開閉バルブ２８を設け、下流側を分岐して第１、第２の分岐管２９、３０を水槽３に連通させると共に、第１分岐管２９に可変オリフィス３１が設け、第２の分岐管３０に開閉バルブ３２を設けてもよい。
【００４９】
図８に例示の炭酸水生成システムにあっては、その準備工程として、蛇口３３から水又は温水を水槽３に投入して水槽３を満たし、次いで、炭酸水排出管７のメイン開閉バルブ２８を閉じた状態でポンプ４を動作させて、水槽３内の水を圧力容器１に移す（図９）。この際、圧力容器１の排気バルブ１３を開放状態にして、圧力容器１の内部の空気を外部に放出しながら、圧力容器１を水で満たす。水槽３内の水が殆ど無くなったことを低位を検出する第１水位センサ３４によって検知したらポンプ４の動作を停止する。
【００５０】
次いで、圧力容器１に対する炭酸ガスの供給を継続した状態で、排気バルブ１３を閉じる。また、炭酸水排出管７のメイン開閉バルブ２８を開き、更に、第２分岐管３０の開閉バルブ３２を開く。これにより、炭酸ガスを圧力容器１の中に充填しながら、圧力容器１内の水は、炭酸水排出管７及び第２分岐管３０を通じて水槽３に戻される（図８）。
【００５１】
圧力容器１の水位センサ４０で圧力容器１内の水位が所望の水位まで低下したことを検知したら、第２分岐管３０の開閉バルブ３２を閉じ、水槽３と圧力容器１との間で水を循環させながら炭酸水を生成する。所定の濃度の炭酸水を生成したら、ポンプ４の動作を停止してもよい。その後、水槽３内の炭酸水の濃度が低下したときにはポンプ４を動作させて炭酸泉の濃度を一定に維持するようにすればよい。水槽３内の炭酸水の濃度は、例えば、間欠的にポンプ４を僅かな時間動作させて、水供給管５に付設した炭酸ガス濃度センサ１８で監視することができる。
【００５２】
炭酸水生成システムの準備工程は、上述した図１などで開示したシステムにも適用することができることは言うまでもない。なお、例えば図８、図９に例示の炭酸水生成システムを例えば患者の水虫治療に使用するのであれば、水槽３内の炭酸水を例えばのバケツで汲み取って、患者毎の足浴槽に移すようにしてもよい。また、水槽３内の炭酸水を加温して炭酸泉として使用するのであれば、例えば炭酸水排出管７にヒータ１１を付設して、圧力容器１と水槽３との間で水を循環させながら高濃度の炭酸水を生成する過程で適温まで加温すればよい。
【００５３】
水槽３内の炭酸水をバケツで汲み取ることことによりその量が少なくなったら（例えば水槽３の高位の水位センサ３５で水位を検出したら）、蛇口３３を操作して水又は温水を補給すればよい。このような使用方法は、比較的少量の炭酸泉の使用、例えば病院、エステサロン、美容院や理髪店などに適している。
【００５４】
本発明に従う炭酸水生成システムは、圧力容器１の気相領域に水を散布して圧力下で炭酸ガスを水に溶解させるものであるが、圧力容器１内に水を散布する手段として、上述したように霧化ノズルやシャワーノズル６（例えば図１）などの他に、図１０に示すように、水供給管５に連なるパイプ４１に小孔４２を穿設して、この小孔４２から水を噴出させるようにしてもよい。更に好ましくは、互いに隣接する小孔４２、４２から噴出する水の向きが互いに干渉するように、小孔４２の向きを設定するのがよい。隣接する小孔４２、４２から噴出した水が衝突することにより圧力容器１内に散布する水を微粒子化することができる。
【００５５】
高濃度の炭酸水を生成するには、圧力容器１の気相領域に散布した水を気相領域に長く滞留させるのが好ましい。このための落水遅延手段として、図５、図１１などに図示するように、気相領域の中心部分の下部に、モータ４４によって駆動されるファン４５を設け、このファン４５によって気相領域の中央部分に上昇気流を作るのがよい。また、落水遅延手段の他の例として、圧力容器１の気相領域に波板４６（図５）を設け、この波板４６を伝って水が落下するようにしてもよい。
【００５６】
高濃度の炭酸水を生成するのであれば、図１１に図示のように、圧力容器１にリターン管４８を設け、圧力容器１内の炭酸水をリターンポンプ４９で汲み上げて、これを圧力容器１の気相領域に散布するようにしてもよい。このリターン管４８は、炭酸水排出管７から分岐させてもよく、炭酸水排出管７に開閉バルブ５０を設けると共に、圧力容器１に水位センサ４０（高位を検出するセンサ４０ａと低位を検出するセンサ４０ｂ）を設けて、圧力容器１内の炭酸水が所定の水位を保持するように排出開閉バルブ５０を水位コントローラ５１によって制御するのが好ましい。
【００５７】
炭酸水生成システムに、Ａｇ溶出システム５３（図１１）を配置して微量のＡｇイオンを炭酸水に添加するようにしてもよい。例えば、炭酸泉ではバクテリアの発生は回避すべき問題であるが、Ａｇ溶出システム５３を組み込むことにより、バクテリアを殺菌することができる。
【００５８】
図１２はＡｇ溶出システム５３の具体例を示す。Ａｇ溶出システム５３は、一対の銀電極５４、５４を備えており、この一対の銀電極５４、５４にケーブル５５を通じてコントローラ（図示せず）から短いサイクルでプラス／マイナスの電位を交互に印加することにより銀イオンを発生する。銀電極５４は、好ましくは、チタン５６に支持させるのがよい。一対の銀電極５４、５４は、これらの間の離間距離が先端に向かうに従って小さくなるように配置するのがよい。銀電極５４、５４の先端部分を相対的に近づけて配置することにより、銀電極５４、５４の先端同士間で電流が流れ、したがって銀電極５４の先端からＡｇを溶出させることができる。このようなＡｇ溶出システム５３は、Ｌ字管５７の角部に銀電極５４、５４を配置させ、ネジ５８で固定した蓋５９を備えたユニットとして、炭酸水排出管７に組み込むのがよい。
【００５９】
銀電極５４が摩耗したときには、ネジ５８を緩めて蓋５９を外すことにより新しい銀電極５４と交換することができる。この銀イオン発生ユニットは、炭酸水排出管７の端に形成したフランジ７ａと対面するフランジ５７ａをＬ字管５７の端に設け、これらフランジ７ａ、５７ａ同士を互いに突き合わせた状態でＵ字リング６０によって固定するようにするのがよい。このようなＬ字管５７とＵ字リング６０との組み合わせにより、現場の状況に応じて、Ｌ字管６０の向きを自在に変更することができるという利点がある。
【００６０】
また、このＡｇ溶出システム５３は、銀電極５４を銀／銅の合金電極に置換することで銀イオンと銅イオンとを一緒の発生させることができる。
【００６１】
炭酸水排出管７には、例えば減圧機構８の下流に、オゾンガスの供給、紫外線照射、次亜塩素酸塩又は次亜塩素酸などの殺菌液の供給を組み込むことができる。
【００６２】
図１３及び図１４は、次亜塩素酸などの殺菌液を炭酸水に添加する例を示す。殺菌液添加システム６２は、チューブ６３を介して脱着可能に接続された殺菌液収容容器６４を有し、殺菌液収容容器６４の中の殺菌液はチューブポンプ６５によって炭酸水排出管７に圧送される。殺菌液は、次亜塩素酸又は亜塩素酸を含む弱酸性溶液からなり、炭酸水排出管７に入り込んだ殺菌液は、次亜塩素酸又は亜塩素酸による殺菌作用を発揮することになる。
【００６３】
炭酸泉を銀イオンによる殺菌及び／又は次亜塩素酸（又は亜塩素酸）で殺菌した場合には、大腸菌やレジオネラ菌などの繁殖を効果的に抑えることができる。したがって、営業用の大浴場や２４時間家庭風呂などで安心して高濃度炭酸泉を楽しむことができる。また、これまで次亜塩素酸ナトリウムによる遊離塩素で殺菌していた室外プールや温水プールでは、塩素の刺激臭や目を痛めるなどの問題があったが、実施例のように比較的高濃度の炭酸泉を使用し且つ次亜塩素酸による殺菌などを施すことにより、これまでの塩素殺菌による刺激臭などの問題を単に解消できるだけでなく、プールで楽しむ人たちに、刺激臭が無く且つ肌に優しい水での遊泳を提供でき、更に、知らず知らずの内に、肌の健康や毛細血管の活性化を促してスポーツによる健康増進に加えて美容や肌にも良いという、これまでにない実際上のメリットを提供することができる。
【００６４】
炭酸水生成システムを長期間運転したときに、析出する炭酸カルシウムなどの堆積によって例えばスプレーノズルなどの散布手段６の一部が目詰まりしてしまいシステムが設計通りの性能を発揮しなくなったときのことを考慮に入れたシステムを作るのであれば、図１５に示すように、ポンプ４の上流側に第１、第２の切換弁６５、６６を設け、また、炭酸水排出管７に第３切換弁６７を設けて、洗浄液タンク６８から酢酸、塩酸などの有機酸を含む洗浄液を汲み上げて、この洗浄液をスプレーノズル６から散布させることによりスプレーノズル６を洗浄した後に洗浄液タンク６８に還流させる洗浄液循環系を付設するのがよい。また、炭酸水生成システムに洗浄液が残留するのを避けるために、洗浄液による洗浄が完了したら、上流側第２切換弁６６を操作して洗浄液の代わりにリンス水（典型的には水道水や井戸水）でスプレーノズル６などを水洗し、このリンス水は、下流側の第２切換弁６９を通じて外部に放出すればよい。
【００６５】
圧力容器１の気相領域に散布された水を微粒化するのに、図１６に図示するように、スプレーノズル６の向きを圧力容器１の中心部分に配向すると共に、圧力容器１の中心に配置された回転軸に衝突部材７０を設けて、回転する衝突部材７０に水を衝突させるようにしてもよい。図示の例では、衝突部材７０はプレートで構成されている。圧力容器１に前述したファン４５を設けた場合には、ファン４５の回転駆動軸４４ａに縦方向に延びる複数の衝突プレート７０を固設するのがよい。
【００６６】
衝突プレート７０を、図１７から理解できるように、回転駆動軸４４ａの回転方向遅れ側に所定の角度（図示の角度θ）傾斜させて、円筒状の圧力容器１の中心に向けて配置したシャワーノズル６から放出される水が衝突プレート７０とできるだけ正面衝突するようにするのが好ましい。なお、図１７では、衝突プレート７０を途中で屈曲させるようにしたが、回転駆動軸４４ａから真っ直ぐに延びる形状の衝突プレート７０であれば、円柱状の回転駆動軸４４ａに外接し且つ接線方向に延びるように配置して、回転駆動軸４４ａの回転方向遅れ側に角度θだけ傾斜させてもよい。
【００６７】
また、回転駆動軸４４ａから放射状に真っ直ぐに又は回転方向遅れ側に湾曲して延びる衝突板７０の先端に、衝突プレート７０の厚みよりも拡大した膨出部を設けるようにしてもよい。膨出部は、断面円形の円柱体、断面矩形の角柱体などで形成することができ、その断面形状は、楕円など任意である。また、衝突部材７０の変形例として、図１８に示すように、回転駆動軸４４ａの回りに、回転駆動軸４４ａと平行に延びる衝突パイプ７１を単数又は複数（図１８の例では等間隔に３本）設けて、この衝突パイプ７１で衝突部材７０を構成するようにしてもよい。
【００６８】
圧力容器１を使った炭酸水生成システムとしては、図１９のように構成することもできる。図１９の例は、比較的少量の炭酸泉の使用、例えば病院などでの足浴や、エステサロンでの美容パック、美容院や理髪店での毛髪パック又は頭皮浴に使用するのに好適である。
【００６９】
図１９を参照して、圧力容器１はリターン管４８を有し、リターンポンプ４９により圧力容器１内の炭酸水を汲み上げて、これを圧力容器１の気相領域に散水させながら所定濃度の炭酸水を生成する。図示の例では、原水供給管７５から供給される水は圧力容器１の気相領域にノズル６によって散水するようにしてあるが、原水供給管７５を圧力容器１の下部など任意の高さ位置に連結するようにしてもよい。
【００７０】
図１９の炭酸水生成システムで所定濃度の炭酸水を生成したら生成システムを休止状態にし、炭酸水排出管７を通じて炭酸水を取り出すことができる。圧力容器１の水位が所定の水位を下回ったら、原水供給管７５を通じて水又は温水を圧力容器１に補充し、リターンポンプ４９を動作させて水を循環させ炭酸水が所定の濃度になるまで運転を行う。
【００７１】
準備工程では、排気バルブ１３を開いた状態で、原水供給管７５からの水（一般的には水道水）又は温水を圧力容器１に充填すると共に、ガス供給管１４を通じて炭酸ガスを圧力容器１に充填する。炭酸ガスは空気よりも重いため、圧力容器１内の空気は上方に移動して排気管１２を通じて外部に排出され、圧力容器１の中は炭酸ガスで満たされた状態になる。圧力容器１内の水位が所定の水位になったら給水バルブ７６を閉じて水又は温水の充填を停止し、また、排気バルブ１３を閉じる前後にリターンポンプ４９の動作を開始する。リターンポンプ４９の動作を開始して、圧力容器１内の水又は温水をリターン管４８を通じて循環させることにより所定の濃度の炭酸水を生成する。そして、この循環過程の任意の箇所で加熱することにより所定温度の炭酸泉を生成することができる。
【００７２】
図１９の炭酸水生成システムによれば、圧力容器１は、圧力下で温水を炭酸ガスと接触させるための機能と、生成した炭酸水を貯蔵する機能とを有する。圧力容器１から炭酸水の供給を受ける水槽３に第２ヒータ７７を設け、圧力容器１から受け取った炭酸水を水槽３で所定の温度まで加熱するようにしてもよく、水槽３に温度センサ７８を設け、この温度センサ７８で検知した温度が所定の温度よりも下回ったときにヒータ７７をＯＮし、所定の温度よりも上回ったときにはヒータ７７をＯＦＦにするようにコントローラ５１により制御するようにしてもよい。このように水槽３に第２ヒータ７８を設けたときには、圧力容器１内のヒータ１１を省くことができる。
【００７３】
コントローラ５１に接続された表示器２１には、濃度センサ１８が検知した炭酸水の炭酸ガス濃度を表示すると共に、圧力容器１で生成した炭酸水が所定の濃度になったときに、「炭酸水使用可能」を意味する表示を行うようにしてもよい。表示部２１で表示する事項として、生成した炭酸水の濃度や、水槽３の温度、圧力容器１の水位センサ４０が検知した水位、炭酸ガス源の高圧炭酸ガスボンベの交換時期を挙げることができる。水槽３の水位センサ３５によって、水槽３の水位が所定の水位よりも下回ったときには、電動バルブ１７を開いて水槽３に炭酸水を補充し、この補充が完了したときには（水槽３の水位が所定の水位）になったら電動バルブ１７を閉じる制御を加えるようにしてもよい。
【００７４】
図２０以降の図面は本発明の具体例を説明するための図面である。これら図２０以降に開示のシステムに含まれる要素のうち、既に説明した要素には同じ参照符号を付すことによりその説明を省略する。
【００７５】
図２０は、炭酸泉を生成するための第１実施例を示す。図２０の炭酸泉生成システム１００では、水供給管５の第１ポンプ４の上流側に気液混合ポンプ１０１及びその上流側に流量調整弁１０２が設けられている。この気液混合ポンプ１０１は渦流ポンプで構成されており、この気液混合ポンプ１０１の代表例は、日本特開２０００−１６１２７８号公報に詳しく開示されているので、この特開２０００−１６１２７８号に開示の技術的事項の全てをここに組み込む。
【００７６】
炭酸泉生成システム１００は、また、圧力容器１の上部に接続されたガス導出管１０３を有し、このガス導出管１０３によって圧力容器１内の炭酸ガスが気液混合ポンプ１０１に供給され、気液混合ポンプ１０１は、水槽３から汲み上げた水と炭酸ガスとを混合する。ガス導出管１０３には、ガス減圧弁１０４、流量調整弁１０５、風量計１０６を設けるのが好ましい。
【００７７】
図２１は、炭酸泉を生成するための第２実施例を示す。図２１の炭酸泉生成システム１２０では、圧力容器１の気相領域に、圧力容器１から脱着可能なカセット１２１が収容され、カセット１２１の円筒状シェル１２２には、その上端及び下端に目皿又は数多くの孔を有するトレー１２３を有する。シェル１２２内には、落水遅延手段１２４としてのステンレスや繊維からなる網目、シュロなどが収容されている。水槽３から汲み上げ、散布手段６から散布された温水は、先ず、上方の多孔トレー１２３を通じて好ましくは分散した水滴の状態で、落水遅延手段１２４を伝って滴下しながら気相領域の炭酸ガスと接触する。
【００７８】
落水遅延手段１２４は、シャワーノズルなどの散布手段６から散布された温水が気相領域に滞留する時間を遅らせるものであり、適度な隙間をあけた状態でシュロのような繊維又は糸状体や、ステンレス製のメッシュやエアコンデショナの吸い込み口に配設されるメッシュ状の濾過プレートのようなメッシュプレートを適当な密度で上下又は横並びにした状態でシェル１２２内に配置してもよい。
【００７９】
圧力容器１内の圧力は、炭酸泉の要求濃度によって決定されるが、例えば美容エステサロンで使用目的のために炭酸ガス濃度が１００〜１５０ppm程度の比較的低濃度の炭酸泉を生成するのであれば、大気圧よりも若干高い程度の圧力から３kg/cm2程度（ゲージ圧）の圧力となるように、圧力容器１の中に供給する炭酸ガスの供給圧を調整すればよい。
【００８０】
散布手段６は、シャワーノズルなどであってもよいが、図１０で例示したパイプ４１に穿設した数多くの小孔４２を採用すれば低コストでシステム１２０を提供することができる。なお、図２１の参照符号１２５はドレン管である。
【００８１】
炭酸泉生成システム１２０は、フロートバルブ９を採用してある。フロートバルブ９は、水位が上昇すると上下に延びる長孔９ａが開いて圧力容器１内の炭酸泉が流出し、水位が下がると、長孔９ａが閉じて、圧力容器１内の炭酸泉の流出が遮断される。
【００８２】
炭酸泉生成システム１２０の変形例として、圧力容器１の上部つまりカセット１２１の上方にファン４５を設け、ファン４５によってカセット１２１の内部に強制的な上昇気流を作ることにより、散布した温水がカセット１２１内を通過する速度（落下速度）を低下させるようにしてある。圧力容器１の頂部まで上昇した気流は、圧力容器１の側壁とカセット１２１との間の隙間を通って下方に流れる。
【００８３】
炭酸泉生成システム１２０に含まれる表示器２１を使って、水槽３の現在の炭酸ガス濃度や、水槽３に供給する炭酸泉の濃度が表示される。水供給管５及び炭酸水排出管７の双方に設けた濃度センサ１８の差分値から炭酸ガスの消費量や高圧炭酸ガスボンベ２の残量などを表示器２１で表示してもよい。
【００８４】
図２３は、炭酸泉を生成するための第３実施例を示し、この図２３の炭酸泉生成システム１３０は、図２２のシステム１２０の構成に図１６などで説明した構成を組み込んだ構成を有する。すなわち、図２３のシステム１３０は、圧力容器１の上部にスプレーノズルなどの散水手段６から中心部分に向けて横方向に散水され、この散水した水は、ファン４５の回転駆動軸４４ａに設けた衝突部材（衝突パイプ７１）によって微粒化される。圧力容器１の気相領域に下部には、カセット１２１に収容した落水遅延手段１２４が設けられ、そのシェル１２２は上方に延長されて散水手段６を包囲し、この包囲部分に波板部分４６が形成されている。
【００８５】
図２４は、炭酸泉を生成するための第４実施例を示し、この図２４の炭酸泉生成システム１４０は家庭用風呂に適した構成を採用してある。このシステム１４０では、室内の水槽３つまり浴槽からポンプ４で汲み上げた浴槽水は、室外に配置された圧力容器１の底部から上方に直立して配置されたパイプ１４１の上端のスプレーノズル６から上方に向けて散水される。
【００８６】
圧力容器１の気相領域には、下から上に向けて目の大きさの異なる４種類のメッシュ１４２〜１４５が設けられ、最も下のメッシュ１４２が最も大きな目を備え、最も上のメッシュ１４５が最も小さな目を備えている。スプレーノズル６から上方に向けて散布される水は、メッシュ１４２〜１４５を貫通しながらこれらメッシュ１４２〜１４５と衝突することにより微粒化され、メッシュ１４２〜１４５から落下しようとする水は、スプレーノズル６から上方に向けて散布される水によって落水が遅延される。すなわち、上方に向けた水散布手段６とその上方に配置されたメッシュ１４２〜１４５は水の微粒化手段と共に落水遅延手段を構成することになる。
【００８７】
圧力容器１内の圧力は２Kg/cm2以下に調整される。この圧力調整は、炭酸ガス供給管１４の圧力調整弁２０などを制御することにより行われ、高圧炭酸ガスボンベ２からの炭酸ガスは圧力調整した後に逆止弁１４６を通じて圧力容器１に供給される。また、炭酸水排出管７には、減圧弁１４７、流量抑制機構１４８、電動開閉バルブ１４９が設けられている。システム１４０は制御ボックス１５０によって炭酸泉の炭酸ガス濃度及び圧力容器１内の水位、炭酸泉の温度などの制御が行われる。制御ボックス１５０に加えて、室内コントロールボックス１５１を設けるのがよい。ユーザは、室内コントロールボックス１５１を使って、炭酸泉の温度、炭酸ガス濃度などを設定することができる。室内コントロールボックス１５１に表示部（図示せず）を設け、この表示部に水温や炭酸泉の炭酸ガス濃度を表示するのが好ましい。
【００８８】
図２５は炭酸水を生成するための第５実施例を示し、この図２５の炭酸水生成システム１６０は大量に炭酸水を連続的に使用するのに適した構成を採用してある。図２６は、圧力容器の頂部から圧力容器の内部を透視した図である。図２７は、炭酸水生成システム１６０を野菜洗浄システムに組み込んだレイアウト図である。
【００８９】
炭酸水生成システム１６０は、圧力容器１の内部にファン４５及び衝突プレート７０を備え、スプレーノズル６から圧力容器１の中心に向けて横方向斜め下方に散布された水は、回転する衝突プレート７０と衝突して微粒化される。圧力容器１の中心部分は、ファン４５によって上昇気流が生成され、これにより落水が遅延される。ファン４５によって生成された上昇気流は、圧力容器１の外周部分から下方に進む。圧力容器１の外周部分には、内外２重の波板４６ａ、４６ｂが配設され、水分が波板４６ａ、４６ｂを伝って下方に移動する過程で炭酸ガスを溶解することができる。
【００９０】
炭酸水生成システム１６０を組み込んだ野菜洗浄システム１６１は、図２７に示すように、圧力容器１から流出した炭酸水が炭酸水排出管７を通じて野菜洗浄コンベア１６２の上方域に運ばれる。野菜洗浄コンベア１６２の上方域にはコンベア１６２の搬送方向に延びる散布用パイプ１６３が設けられ、このパイプ１６３には、下方に向けて炭酸水を噴射する複数の噴射ノズル又はスプレーノズル１６４が設けられている。野菜洗浄コンベア１６２はトレー１６６で包囲されており、このトレー１６６をオーバーフローした使用後の炭酸水は、回収管１６７を通じて貯留タンク１６８に収容される。圧力容器１の水供給管５は、貯留タンク１６８に接続されており、貯留タンク１６８に収容された回収後の炭酸水が水供給管５を通じて圧力容器１に圧送され、これにより炭酸水は循環使用される。
【００９１】
上述した炭酸水（炭酸泉を含む）生成システムには、炭酸ガス濃度センサ１８として種々のセンサを採用することができるが、好適なセンサの具体例を図２８以降の図面に従って説明する。
【００９２】
図２８は、炭酸ガス濃度検出の原理を説明するための図である。図２８の参照符号２００はシリンダであり、このシリンダ２００は比較的小さな開口２０１を通じて炭酸水源２０２に連通している。炭酸水源２０２は例えば炭酸水排出管７が該当する。
【００９３】
開口２０１には開閉弁２０３が設けられ、開閉弁２０３を開放した状態でピストン２０４を図中右方向に移動させることにより、炭酸水源２０２からシリンダ２００内へ炭酸泉を取り込むことができる（図２８の（Ｉ）参照）。
【００９４】
ピストン２０４は、押し込んだ最小ストローク位置Ｐ１と中間ストローク位置Ｐ２と最大ストローク位置Ｐ３との３つの位置をとることができる。開閉弁２０３を開放した状態でピストン２０４を最小ストローク位置Ｐ１から中間ストローク位置Ｐ２まで移動させて（工程I）、シリンダ２００の中に炭酸泉を収容した後に開閉弁２０３を閉じてシリンダ２００内の空間を密閉する（工程II）。次いで、ピストン２０４を最大ストローク位置Ｐ３まで移動させて、シリンダ２００内の密閉空間の容積を拡大することにより減圧する（工程III）。工程IIから工程IIIの過程又は工程IIIで密閉空間内の炭酸泉を加熱し、取り込んだ炭酸泉の温度を所定温度Ｔoまで上昇させる。密閉空間内の炭酸泉は、減圧工程及び加熱工程を経ることにより、炭酸水に含まれる溶存炭酸ガスを放出し密閉空間内でガス化する。
【００９５】
次の工程IVでシリンダ２００内の気相（ガス）の圧力をセンサにより直接的に測定してもよいが、シリンダ２００内のガスをサンプリングする。サンプリングしたガスにより、例えばシリンダ２００に設けた圧力センサにより工程IIIから工程IVへの移行過程での圧力変化や工程IVでの圧力から溶存ガスの濃度を計測してもよく、或いは、ガスの濃度から溶存ガスの濃度を計測してもよい。また、シリンダ２００内の気相（ガス）を、シリンダ２００に連結した分析機器に送り込んで、この分析機器で、生成した炭酸泉の溶存ガスの濃度を計測するようにしてもよい。
【００９６】
すなわち、炭酸ガスを液相中からガス化させて一定体積中のガス圧や濃度信号として取り出し、圧力センサや濃度センサ（例えば日本国特許第３２３６２５４のような炭酸ガス濃度センサ素子を使用して）によって、圧力変化を電気的信号に置き換えて外部に送信するか又は予め化学分析したデータに適合させる変換を行い、これをデジタル的に数字表示として又は面積変化などのアナログ的表示として図外のモニタに表示するようにしてもよい。
【００９７】
以上の一連の工程が完了したら、開閉弁２０３を開放した後にピストン２０４を最小ストローク位置Ｐ１まで押し込んでシリンダ２００内の炭酸泉及びガスを炭酸水源２０２に排出する。
【００９８】
開閉弁２０３は、例えば電動バルブで構成してもよいが、例えば、ピストン２０４を駆動するピストンロッド（図示せず）を中空シャフトで構成し、この中空シャフト及びピストン２０４を貫通する弁棒で構成し、この弁棒を直線動作させることにより、弁棒の先端で開口２０１を開閉するようにしてもよい。
【００９９】
中間ストローク位置Ｐ２及び最大ストローク位置Ｐ３、とくに中間ストローク位置Ｐ２と最大ストローク位置Ｐ３との間のストローク量は、対象とする液体の溶存ガスの濃度によって決定すればよい。また、中間ストローク位置Ｐ２と最大ストローク位置Ｐ３との間に第４のストローク位置Ｐ４を用意し、最大ストローク位置Ｐ３で液体からガスを放出させた後に、第４ストローク位置Ｐ４までピストン２０４を戻した後にガス圧や濃度を検知するようにしてもよい。このようなピストン２０４の停止位置を自在にするには、ピストン２０４の駆動源としてパルスモータのようなコントローラにより自在に停止位置を設定できる駆動源を採用するのがよい。
【０１００】
シリンダ２００内に取り込んだ炭酸泉を所定温度まで加熱するための手段として、シリンダ２００の壁やピストン２０４などにヒータを内蔵させると共に、これに付随して温度センサを配置させて、この温度センサにより炭酸泉の温度を監視してもよいが、加熱手段として定温発熱体を採用するのが好ましい。定温発熱体の具体例としては、チタン酸バリウムを主成分とした半導体セラミックからなるPositive Temperaiture Coefficient Thermistor（ＰＴＣサーミスタ）が知られている。定温発熱体を採用すれば炭酸泉を所定の温度まで上昇させ且つこの温度を維持することができる。つまり、定温発熱体は加熱手段と温度センサの２つの機能を有する。ちなみに、ＰＴＣサーミスタは、例えば約７０℃の設定温度に到達すると電気抵抗が無限大になって発熱せず、発熱体それ自体で温度を管理できるものであり、これを使用するのが部品点数を少なくするうえで望ましい。
【０１０１】
炭酸水中の溶存炭酸ガス濃度を検出するのであれば、水蒸気圧の影響を抑えつつターゲットの炭酸ガスの放出を促すことのできる温度まで加熱するのがよく、具体的には約50℃〜約75℃の範囲内の所定の温度を設定するのがよい。
【０１０２】
図２８を参照して説明した原理に従う炭酸ガス濃度センサシステムの第１実施例を図２９〜図３２を参照して説明する。第１の具体例の炭酸ガス濃度センサシステム２１０は、単一のユニットとして炭酸水排出管７などにネジなどにより脱着可能に固定される。
【０１０３】
センサシステム２１０のシリンダ部材２１１の中に円筒状ピストン２１２が同軸に挿入されている。円筒状ピストン２１２はスクリュー２１３及びこれに螺合した雌ネジ２１４を介して駆動用モータ２１５に連結され、雌ネジ２１４はプレート５５７を介してピストン２１２と一体化されている。第１駆動用モータ２１５が駆動することにより、ピストン２１２は、図３０の最小ストローク位置、図３２の中間ストローク位置、図３３の最大ストローク位置を取ることができ、一回の計測作業が完了すると図３０の最小ストローク位置に戻る。
【０１０４】
円筒状ピストン２１２の中には、弁棒つまり止水シャフト２１７が上下動可能に設けられている。止水シャフト２１７は、第２駆動モータ２１８によって上下動する。第２駆動モータ２１８の出力軸には雌ネジ２１９が設けられ、この雌ネジ２１９に螺合する雄ねじが止水シャフト２１７の上端部に形成されている。止水シャフト２１７の上部には回止めピン２２０が突設され、このピン２２０は上下に延びるスリットによって案内される。これにより、第２駆動モータ２１８の回転動作が止水シャフト２１７の上下動作に変換される。
【０１０５】
第２駆動モータ２１８は、回止めピン２２０と係合する２つのリミットスイッチ２２２、２２３によって停止位置が予め設定されているが、第２駆動モータ２１８としてパルスモータ（ゼロ点設定の位置決めスイッチとの組）を採用するのであれば、リミットスイッチは原点設定用として１カ所で足りることになる。又、円筒状ピストン２１２を駆動するための第１駆動モータ２１５についても、円筒状ピストン２１２を３つの位置Ｐ１〜Ｐ３で停止させるためのリミットスイッチなどのモータ回転停止手段２２５が設けられているが、駆動モータ２１５としてパルスモータを採用するのであれば、このようなリミットスイッチは原点設定用として１点が検知できればよい。また、円筒状ピストン２１２の停止位置を自在に設定できるという利点があり、この利点を利用して、ガス圧や濃度を検知するときに、円筒状ピストン２１２を最大ストローク位置から戻して、この円筒状ピストン２１２を最大ストローク位置と中間ストローク位置との間の第４ストローク位置で停止させた後に、ガス圧や濃度を検知することもできる。これにより汎用のセンサを用いて比較的低濃度の炭酸水の濃度計測を行うことができる。
【０１０６】
止水シャフト２１７は図２９から図３０の位置まで上昇して出入口２２７を開放し、また円筒状ピストン２１２を図３１の中間ストローク位置まで上昇させることにより、例えば炭酸水排出管７に通じる給水口２３０から液溜部２３１に流入した検出対象の炭酸水がシリンダ２１１内に取り込まれる。次に、図３２に図示のように、止水シャフト２１７を下降させてシリンダ出入口を閉じてシリンダ内空間を密閉した後、円筒状ピストン２１２を最大ストローク位置まで上昇させて一定時間、この最大ストローク位置を保持する。また、シリンダの出入口近傍には好ましくはＰＴＣサーミスタからなる加熱部２３３が設けられ、シリンダ内に取り込んだ炭酸泉の加熱を開始する。これによりシリンダ内の密閉空間は、減圧状態になり且つ加熱により液相中の炭酸ガスが放出される。
【０１０７】
放出された炭酸ガスは検出管路２３４を通じて圧力をガス圧検知装置２３５に伝え、この検知装置５７５で電圧又は電流信号に変換される。この信号は例えばコントローラ１９（図２３）に送られて所定の分析計量線に従いデジタル数値に変換されて表示器２１に濃度が表示される。圧力を検知するガス圧検知装置２３５に代えて濃度を検知するものであってもよい。この一回の計測工程が終了したら加熱部２３３の電源がＯＦＦとなる。また、止水ピストン２１２が一度上昇して出入口２２７を開放した後に円筒状ピストン２１２が先行して図３０の最小ストローク位置まで戻り、次いで、止水シャフト２１７が下降してシリンダ出入口２２７を閉じる図２９の初期位置に戻る。止水シャフト２１７に先だって円筒状ピストン２１２の下降動作を先行させることにより、検出管路２３４のガスやシリンダ内の炭酸水を炭酸水排出管７などに排出することができる。
【０１０８】
図３３〜図３５は、第２実施例の炭酸ガス濃度センサシステム２４０を示し、この第２のセンサシステム２４０はカム機構を使ってピストン２１２及び止水シャフト２１７が動作する構成が採用されている。すなわち、センサシステム２４０はカム部材２４１を有し、このカム部材２４１は、減速モータ２４２によって駆動される。カム部材２４１は、図３４で左側に第１カムフェース２４４が形成され、右側に第２カムフェース２４５が形成されている。すなわち、一つのカム部材２４１に２つのカムフェース２４４、２４５が形成され、この共通のカム部材２４１によって、ピストン２１２と止水シャフト２１７の動作が制御される。
【０１０９】
第１のカムフェース２４４に当接する第１のカムフォロア２５６は、第１リンク２５７を介してピストン２１２の上端に連結されている。また、第２のカムフェース２４５に当接する第２のカムフォロア２５８は、第２リンク２５９を及び可動板２６０を介して止水シャフト２１７の上端に連結されており、可動板２６０は、ケース２６１の上下に延びる長孔２６３に案内されて上下に移動可能である。なお、図３３を参照して、ピストン２１２に関連した第１リンク２５７は第１支点２６４を中心に揺動可能であり、止水シャフト２１７に関連した第２リンク２５９は第２支点２６５を中心に揺動可能である。そして、第１リンク２５７は、第１引っ張りバネ２６７により、第１カムフォロア２５６を第１カムフェース２４４と当接する方向に付勢されており、第２リンク２５９は、第２引っ張りバネ２６８により、第２カムフォロア２５８を第２カムフェース２４５と当接する方向に付勢されている。
【０１１０】
このカム機構によるピストン２１２及び止水シャフト２１７の動作を図３５に示す。同図から分かるように、ピストン２１２は、上述した最小ストローク位置Ｐ１、中間ストローク位置Ｐ２、最大ストローク位置Ｐ３の他に、中間ストローク位置Ｐ２と最大ストローク位置Ｐ３との間のガス検出ストローク位置Ｐ４をとるようになっており、このガス検出ストローク位置Ｐ４をとったときに、ガス圧の検出が行われる。また、ヒータ２３３による加熱は、第２位置Ｐ２から最大ストローク位置Ｐ３、次いでガス検出ストローク位置Ｐ４に至る直前まで行われ、ガス圧検出のときにはヒータ２３３はＯＦＦされる。
【０１１１】
ヒータ２３３のＯＮ／ＯＦＦ及びガス圧検出とカム位置とを同期させるために、図３４に示すように、カム部材２４１の側面に全周に亘って延びるリング２７０を単数又は複数設け、このリング２７０に切欠きを設けて、この切欠きを光センサ２７１で検出することにより、カム回転角度を検出するようにしてもよい。
【０１１２】
なお、図２９、図３３などの図面を参照したセンサシステムの説明においては、炭酸水（炭酸泉を含む）の溶存炭酸ガス濃度の検出に限定して説明したが、適用として炭酸水に制限されるものではなく、広く一般的に液中の溶存ガスの濃度を検出するのに適用できる。
【０１１３】
前述した実施例の炭酸泉生成装置は、汚れによって性能が低下する部分を無くし、大気圧よりも高い圧力下で、温水と炭酸ガスとを接触させることにより、連続的に炭酸ガスを水に吸収させことができるようにした。又、高圧容器内の炭酸ガスは水に吸収されただけしか消耗しないため、炭酸ガスの消費も少なく、且つ浴槽のお湯を繰り返し連続的に処理できるため、お風呂桶より大気中に放出されて減少する濃度を補い、常に炭酸泉を高濃度に保つことができる。
【０１１４】
本発明に従う炭酸水生成システムを例えば家庭で使用すれば、家庭で炭酸泉を毎日楽しむことができるだけでなく、これにより毛細血管の発達を促進させ、例えば老人性皮膚のかゆみの防止や糖尿病の手足に生じる壊死の発生を防止する事ができ、また、寝たきり老人の蓐瘡なども治すことができる。若年層であっても、ストレス社会の疲労回復には、毛細血管の発達促進作用を高めることが、極めて重要なことであることから、毛細血管の発達により皮膚が若返り、女性の美容にも効果的である。
【０１１５】
本発明により高濃度の炭酸泉を生成したときには、これに、さまざまな身体に有効な微量ミネラルを添加することにより、天然温泉よりも効果的な温泉水となる。例えば、ゼオライト等を使って微量の硫化ガスを炭酸泉に溶解させることで、天然温泉よりも効果的な温泉効果が得られる。また、室外プールや温水プールに使用する水として炭酸水を使用することにより、プールで遊びながら炭酸水による健康効果及び美容効果を得ることができる。また、銀イオン及び／又は次亜塩素酸などによる殺菌を炭酸泉に施すことにより、社会問題となっている大腸菌やレジオネラ菌などを極めて効果的に殺菌することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】実施の形態の炭酸水生成システムの概要を説明するための図である。
【図２】図１の変形例を示す図である。
【図３】図１の他の変形例を示す図である。
【図４】図１の別の変形例として多段式の炭酸水生成システムの概要を説明するための図である。
【図５】多段式システムの変形例を示す図である。
【図６】多段式システムの別の変形例を示す図である。
【図７】多段式システムの更に他の変形例を示す図である。
【図８】比較的少量の炭酸水の使用に適した炭酸水生成システムを説明するための図である。
【図９】図８のシステムの準備工程を説明するための図である。
【図１０】本発明に適用可能な圧力容器内に水を散布するための手段及び散布した水を微粒化するための手段の一例を説明するための図である。
【図１１】生成した炭酸泉に銀イオンを添加するための構成を説明するための図である。
【図１２】Ａｇ溶出システムの具体的な構成を説明するための図である。
【図１３】次亜塩素酸などを含む殺菌液を添加するための構成を説明するための図である。
【図１４】比較的少量の炭酸水の使用に適した他の炭酸水生成システムを説明するための図である。
【図１５】炭酸水生成システムの洗浄に関する具体的な構成を説明するための図である。
【図１６】圧力容器内に散布した水を微粒化するための手段の一例を説明するための図である。
【図１７】図１６の微粒化手段の好ましい構成を説明するための図である。
【図１８】図１６の微粒化手段の変形例を説明するための図である。
【図１９】比較的少量の炭酸水の使用に適した別の炭酸水生成システムを説明するための図である。
【図２０】気液混合ポンプを使って炭酸ガスを水に溶解する構成を組み込んだ炭酸水生成システムの具体例を示す図である。
【図２１】炭酸水生成システムに落水遅延手段を組み込んだ具体例を示す図である。
【図２２】図２１の変形例を説明するための図である。
【図２３】図２１の他の変形例を説明するための図である。
【図２４】落水遅延手段を組み込んだ他の具体例の炭酸水生成システムを示す図である。
【図２５】大量に炭酸水を使用するのに適した炭酸水生成システムの具体例を示す図である。
【図２６】図２５の炭酸水生成システムの圧力容器を頂部から透視した図である。
【図２７】図２５の炭酸水生成システムを組み込んだ野菜洗浄システムを説明するための図である。
【図２８】本発明の炭酸水生成システムの制御に組み込むことのできる溶存炭酸ガス濃度センサの原理を説明するための図である。
【図２９】図２８の原理に従う溶存ガス濃度センサの具体例を示す図である。
【図３０】図２９のガス濃度センサの動作を説明するための図である。
【図３１】図３０と同様にガス濃度センサの動作を説明するための図である。
【図３２】図３０、図３１と同様にガス濃度センサの動作を説明するための図である。
【図３３】変形例の溶存ガス濃度センサを示す図である。
【図３４】図３３のX34−X34線に沿った断面図である。
【図３５】図３３の溶存ガス濃度センサの動作を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
【０１１７】
１    圧力容器
２    高圧炭酸ガスボンベ（炭酸ガス源）
３    大気圧下の水槽
４    ポンプ
５    水供給管
６    水散布手段（スプレーノズル）
７    炭酸水排出管
８    絞り又は減圧機構
１４    炭酸ガス供給管
１８    溶存ガス濃度センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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