(57)【要約】  第１の水溶液を電解槽２内の電極間７ａ，７ｂ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により炭酸ガス溶解液を容易にしかも低コストで製造できる。
2007077654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【請求項２１】
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。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【請求項２４】
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。
【請求項２５】
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。
【請求項２６】
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。
【請求項２７】
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。
【請求項２８】
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。
【請求項２９】
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。
【請求項３０】
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。
【請求項３１】
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。
【請求項３２】
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。
【請求項３３】
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。
【請求項３４】
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。
【請求項３５】
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。
【請求項３６】
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。
【請求項３７】
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。
【請求項３８】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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水溶液中にカルボン酸を溶解した別の水溶液を混ぜて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る炭酸ガス溶解液の製造方法、製造装置および当該製造方法により得られる炭酸水に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭酸泉は優れた保温作用があることから、古くから温泉を利用する浴場等で用いられている。炭酸泉の保温作用は、基本的には、含有炭酸ガスの末梢血管拡張作用により身体環境が改善されるためと考えられる。
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）。【０００３】
非特許文献１の論文によれば、炭酸泉の主な直接的作用はすでに初期の温泉医により、くり返し観察されているBad NauheimのBodeは充血した、ビロード状の、赤くなった皮膚を観察し（１８４５）、Piderit（１８３６）とBeneke（１８５９）は、ＣＯ２浴で温かく感ずることと浴部分の皮膚紅潮を記載し、Goldschieiderはすでに１９１１年に炭酸の感覚刺激による皮膚紅潮が血管運動によるとの可能性を論じている。
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。【０００４】
また非特許文献２の論文によれば、治療に必要な炭酸ガスの最小濃度は４００ｍｇとされており、非特許文献１の論文によれば、４００ｍｇより皮膚紅潮が現れるとある。【０００５】
このように炭酸泉が優れた効果を持つことから、これを人工的に得る炭酸泉の製造方法が従来より開発されてきた。その一例が、特許文献１に記載されている。
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。【０００６】
ところで、特許文献１に記載の炭酸泉の製造方法では、まず散気手段が必要である。  この散気手段は、多孔質体を備えており、この多孔質体から炭酸ガスを多数の気泡とし て発生させることによって、炭酸ガスを温水に溶解するようになっている。
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）。
【特許文献１】特開平１１ー１９２４２１号公報
【特許文献２】特開２００５ー９７２３８号公報
【非特許文献１】Ｋ．Ｌ．Ｓｃｈｍｉｄ著論文「炭酸浴（炭酸泉）」人工炭酸泉研究会雑誌第１巻第１号,００５〜００９,１９９８
【非特許文献２】Ｂ．Ｈａｒｔｍａｎ，Ｍ．Ｐｉｔｔｌｅｒ，Ｂ．Ｄｒｅｗｓ著論文「小動脈閉塞性疾患のＣＯ２温泉療養：生理と臨床」人工炭酸泉研究会雑誌第１巻第１号,０１０〜０１６,１９９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、この種の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は、炭酸ガスの濃度が１００ｐｐｍ程度であり、炭酸泉としての特徴である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には遠く及ぶものではない。【０００８】
本発明者等は、このような背景に鑑み、炭酸ガスボンベを使わずに、炭酸ガスを水溶液中に溶解させ、炭酸泉としての特徴である皮膚表面の無数の水泡と、皮膚紅潮という特性のある人工炭酸泉の製造方法を得るべく鋭意研究した結果、シュウ酸水溶液を電気分解すれば、炭酸ガスが陽極より発生するとの知見を得て、水溶液中に炭酸ガスを高濃度に溶解し得る手法を開発した。
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。【０００９】
そこで、本発明者等は、このような背景に鑑みて、炭酸ガスボンベによる加圧された炭酸ガスの水への溶解による炭酸泉の製造方法とは全く異なる方法により水溶液中に炭酸泉としての特徴である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高濃度の炭酸ガスを溶解させることができ、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しかも低コストで製造できる炭酸ガス溶解液の製造方法及び製造装置並びに高濃度の炭酸ガスが溶解された炭酸水を提供する手段を開発した（特願２００５−３３７５７５号）。
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。【００１０】
ところで、この特許出願による手段では、シュウ酸水溶液をイオン化するための電気分解に時間がかかるという解決すべき課題が残されていた。
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。【００１１】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、炭酸ガスボンベによる加圧された炭酸ガスの水への溶解による炭酸泉の製造方法とは全く異なる方法により水溶液中に炭酸泉としての特徴である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高濃度の炭酸ガスを溶解させることができ、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製造できる炭酸ガス溶解液の製造方法及び製造装置並びに高濃度の炭酸ガスが溶解された炭酸水を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成すべく、本発明は次の技術的手段を講じた。
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。【００１３】
また、本発明では、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。
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。【００１４】
また、本発明では、請求の範囲第１項もしくは第２項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法において、第１の水溶液の電気分解をｐＨ値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。【００１５】
さらに本発明では、請求の範囲第１項もしくは第２項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法において、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。
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。【００１６】
また本発明にかかる炭酸ガス溶解液の製造方法においては、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の水溶液を加えるようにしても良い。
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。【００１７】
本発明は、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。
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。【００１８】
また、本発明では、請求の範囲第１項もしくは第２項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法において、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。
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。【００１９】
また、本発明は、請求の範囲第１項もしくは第２項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法において、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。
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。【００２０】
さらに本発明では、請求の範囲第１項ないし第８項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法において、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。
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。【００２１】
また、本発明では、炭酸塩として、炭酸水素ナトリウムであることが好ましい。炭酸水素ナトリウムでは、水に溶けやすく、また、以下の反応によって生じたナトリウムイオンが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【００２２】
本発明は、請求の範囲第１項ないし第１０項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法において、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。
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。【００２３】
本発明は、請求の範囲第１項ないし第１０項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法において、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。
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。【００２４】
また本発明は、請求の範囲第１項ないし第１２項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法において、カルボン酸としては、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が好ましい。【００２５】
さらに、本発明は、請求の範囲第１項ないし第１４項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法において、第２の水溶液に溶解するカルボン酸としては、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が好ましい。【００２６】
また、本発明は、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。
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。【００２７】
また、前記炭酸ガス溶解液の製造方法において、第２の水溶液に溶解するカルボン酸としては、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が好ましい。【００２８】
さらに前記炭酸ガス溶解液の製造方法では、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が好ましい。【００２９】
また本発明では、請求の範囲第１項もしくは第２項に記載の炭酸ガス溶解液の製造方法において、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。【００３０】
本発明によれば、第１の水溶液を予めアルカリ水溶液としたことにより、電解槽内に充填された第１の水溶液の電気分解が速やかに促進され、第１の水溶液を、短時間で、電子が不足した状態（酸化場）の状態とすることができ、次の工程で起きるカルボン酸を溶解した第２の水溶液を混ぜる際に、カルボン酸の酸化を短時間にて促進させることができ、水溶液中に炭酸ガスを短時間で爆発的に発生させることが可能となる。【００３１】
また、本発明は、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。【００３２】
そして、本発明方法によれば、ｐＨ値を７以上とし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、この水素、酸素を溶存させることによってできた酸化場のアルカリ水溶液に、シュウ酸水溶液を加えるという手段により、シュウ酸が陽極で生じた酸素および陰極で生じた水素と化学反応して爆発的に炭酸ガスの微小気泡が発生する。
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。【００３３】
さらに本発明では、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。【００３４】
本発明によれば、アルカリ水溶液に加えるシュウ酸水溶液の量を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ため、人の肌に対して優しいとされる弱酸性の領域に炭酸水を製造することができ、また、この量による炭酸の濃度も、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ものであり、最も好適な炭酸水を製造する際の制御が可能になる。【００３５】
また本発明は、請求項２２もしくは請求項２３に記載の炭酸ガス溶解液製造方法において、アルカリ水溶液として、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。【００３６】
本発明によれば、アルカリ水溶液として、シュウ酸カリウム水溶液としたので、シュウ酸カリウム水溶液を電気分解することにより、酸素と水素だけでなく、炭酸ガスもまた発生するので、より濃度の高い炭酸水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。 【００３７】
また、本発明は、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。 【００３８】
本発明によれば、まずシュウ酸カリウム水溶液中のシュウ酸イオンが電気分解されて炭酸ガスの微小気泡が発生する。そして、この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と、シュウ酸が陽極で生じた酸素および陰極で生じた水素と化学反応して炭酸ガスの微小気泡が爆発的に発生する。つまり、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、シュウ酸の化学反応による炭酸ガスの微小気泡の発生によって、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。【００３９】
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とともに、シュウ酸カリウムの電気分解により炭酸ガスが発生し、これら炭酸ガスの気泡が、水溶液中に溶解されるため、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。【００４０】
また本発明の炭酸ガス溶解液製造方法においては、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。【００４１】
本発明方法によれば、シュウ酸カリウム水溶液は強アルカリであるので、これにシュウ酸水溶液を加えていくと、シュウ酸カリウム水溶液が中和されていくので、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によって、所望のｐＨ値の炭酸ガス溶解液を得ることができる。例えば、ｐＨが５〜６．８等の領域でシュウ酸水溶液の追加を停止することによって、弱酸性の炭酸ガス水溶液を得ることができる。このような弱酸性の炭酸ガス水溶液は、人間の肌に対して優しいものとなる。【００４２】
また、本発明において、電気分解する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ようにすれば、水溶液中で発生する炭酸ガスの粒径をさらに微小にして均一化することができるので、好ましい。【００４３】
また、本発明は、たとえば図１に示すように、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、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２に、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１１を備えることを特徴とする。【００４４】
本発明によれば、ｐＨ値を７以上としたアルカリ水溶液が充填される電解槽２に、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１１を有して構成されており、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。
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。【００４５】
そして、電解槽２に付設されている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１１により、所望のｐＨ値をｐＨ測定器１１によって把握し得て、シュウ酸水溶液の追加を停止することができるので、所望のｐＨ値の炭酸ガス溶解液を得ることができる。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ことによって、弱酸性の炭酸ガス水溶液を得ることができる。
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。【００４６】
また本発明の装置は、例えば、図５に示すように、電極７ａ、７ｂを備えた電解槽２Ａと、この電解槽２Ａに備えられた電極７ａ、７ｂに直流電圧を印加させて電解槽２Ａ内に充填される水溶液を電気分解する電気分解装置３Ａと、カルボン酸を溶解した水溶液を充填する充填容器５０と、前記電解槽２Ａ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１１と、前記測定器１１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に入れる制御装置３Ａを備えていることを特徴とする。【００４７】
本発明装置によれば、電極７ａ、７ｂを備えた電解槽２Ａと、この電解槽２Ａ内に充填される水溶液を電気分解する電気分解装置３Ａと、カルボン酸を溶解した水溶液を充填する充填容器５０と、前記電解槽２Ａ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１１と、前記測定器１１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に入れる制御装置３Ａとを主体として構成されているので、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。
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。【００４８】
また、本発明は、例えば図５に示すように、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２Ａと、この電解槽２Ａに備えられた電極７ａ、７ｂと、この電極７ａ、７ｂに直流電圧を印加させて電解槽２Ａ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３Ａ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５０と、前記電解槽２Ａ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１１と、前記測定器１１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に入れる制御装置３Ａと、電解槽２Ａ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５１と、電解槽２Ａと反応槽５１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５２とを備えたことを特徴とする。【００４９】
本発明によれば、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。
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。【００５０】
また、本発明では、前記反応槽５１を浴槽とすることが好ましい。
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。【００５１】
また、本発明は、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であることを特徴とする。【００５２】
本発明によれば、カルボン酸の酸化によって、水溶液中に炭酸ガスの微小気泡が溶解されるので、炭酸ガスの微小気泡が溶解された炭酸水によって、炭酸泉としての特徴である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。【００５３】
また本発明の炭酸水では、第１の水溶液をカルボン酸を溶解した水溶液とすることが好ましい。第１の水溶液をカルボン酸を溶解した水溶液とすると、第１の水溶液の電気分解によって、炭酸ガスの微小気泡が生じ、この微小気泡の炭酸ガスを核として、次に起こるシュウ酸などのカルボン酸が分解してできる炭酸ガスの泡が成長するために、炭酸泉としての特徴を効果的に生じさせることができる。【００５４】
また、本発明では、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た水溶液とすることがより好ましい。
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。【００５５】
また、本発明では、第１の水溶液を、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することもできる。
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。【００５６】
さらに本発明では、カルボン酸を、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が、環境にも人体にも安全な炭酸水とするうえで好ましい。【００５７】
さらにまた、本発明では、第２の水溶液に溶解するカルボン酸を、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が、第１の水溶液と同様に環境にも人体にも安全な炭酸水とするうえで好ましい。【００５８】
また本発明は、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。【００５９】
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水溶液を電気分解して酸化場を作り、次に起こるカルボン酸の分解をこの酸化場で行うようにしているので、環境にも人体にも安全な炭酸水とすることができる。【００６０】
また、本発明は、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。【００６１】
本発明によっても、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、爆発的に生じ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により、炭酸泉としての特徴である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。【００６２】
また、本発明は、炭酸水の濃度が、４００ｐｐｍ以上であることが、炭酸泉としての特徴である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ので、好ましい。
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。
【発明の効果】
【００６３】
本発明によれば、炭酸ガスボンベによる加圧された炭酸ガスの水への溶解による炭酸泉の製造方法とは全く異なる方法により水溶液中に炭酸泉としての特徴である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高濃度の炭酸ガスを溶解させることができるので、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。【００６４】
そして、本発明方法では、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というきわめて特徴のある手段により、炭酸ガスを発生させるようにしているので、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製造できるものである。【００６５】
また、このような特徴的な方法で製造された炭酸水は、カルボン酸が化学反応によって、分解して水溶液中に溶存されることとなるので、きわめて微小な炭酸ガスを溶存させることができ、これにより、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炭酸泉を、必要量だけ製造できる。
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。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係る炭酸ガス溶解液製造装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明に係る炭酸ガス溶解液製造装置の別の実施形態の概略構成を示すもので、正面図である。
【図３】同、側面図である。
【図４】同、電解槽に入れられた組電極を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る炭酸ガス溶解液製造装置のさらに別の実施形態の概略構成を示すブロック図である。
【図６】炭酸ガス濃度の計測装置の概略構成を示す図である。
【図７】ＣＯ２濃度をｘ軸、吸光度をｙ軸にプロットしたグラフである。
【図８】本発明方法により製造した炭酸水中の炭酸ガスの粒径値をプロットしたグラフである。
【図９】従来技術の炭酸ガスボンベにより製造された炭酸水中の炭酸ガスの粒径値をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 
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。【００６８】
また、第１の水溶液には、カルボン酸を溶解した水溶液としても良く、この場合、第１及び第２の水溶液のカルボン酸としては、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れば良い。
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。【００６９】
また、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。
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。【００７０】
さらに原料水溶液として、第１の水溶液には、ｐＨ７以上のアルカリ水溶液が用いても良く、実施例としてはシュウ酸カリウム（Ｋ2Ｃ2Ｏ4）が溶解されている。なお、実施例では、アルカリ水溶液を作るためにシュウ酸カリウムを用いたが、本発明はシュウ酸カリウムに限定されるものではない。【００７１】
また、シュウ酸カリウムを水溶液として用いた場合は、以下の式に示すように、原料水溶液中で、シュウ酸イオンと、カリウムイオンとに電離する。 
【化１】
2007077654.tif 000003
【００７２】
シュウ酸イオンは炭酸ガスの原料となり、原料水溶液を電気分解すると、陽極で以下の電気化学反応が生じ、炭酸ガスの気泡が発生する。 
Ｃ2Ｏ42−→２ＣＯ2＋２ｅ− 【００７３】
また、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−【００７４】
このような原料水溶液を電気分解する場合、例えば図１に示す炭酸ガス溶解液製造装置によって行う。
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。【００７５】
電解槽２は、シュウ酸水溶液が充填された電解槽本体２ａと、この電解槽本体２ａの上部開口を開閉可能に閉塞する蓋２ｂとによって構成されている。電解槽本体２ａは例えば、透明なガラス等によって形成されており、内部の電気分解の様子が観察できるようになっている。【００７６】
電気分解装置３は、電源装置５と、この電源装置５に配線６、６を介して電気的に接続された一対の電極７ａ、７ｂとを備えている。【００７７】
電源装置５は、予め設定した一定電流を所定時間流すことができるものであるが、一定電圧を印加して、電流を所定時間流すこともできることは言うまでもない。この電源装置５によって電極７ａ、７ｂに所定電圧を印加することによって、一定の大きさ（例えば５Ａ）の定電流を流し、電解槽２内のシュウ酸カリウム水溶液が電気分解されて、陽極側の電極７ａから炭酸ガス、酸素が発生するが、その発生量を、Ｓ（mol）とすると、
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。【００７８】
前記超音波発生装置４は、装置本体４ａと、この装置本体４ａに電気的に接続された超音波振動子４ｂとを備えている。超音波振動子４ｂは細い棒状のものであり、その基端部（上端部）は保持部４ｃによって保持されている。保持部４ｃは、支持台８の上端部に設けられた取付部８ａに、超音波振動子４ｂがほぼ鉛直となるようにして取り付けられている。
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。【００７９】
前記運転制御装置１０（１２）は、前記電気分解装置３と超音波発生装置４の制御をするもので、実施例では、ｐＨ測定器１１からの信号を受信する受信部１５と、電気分解により生じた炭酸ガスの気泡を最適な粒径（ナノオーダーの粒径）にするための超音波の大きさと電流の大きさ及びこれらの運転時間等がデータベース化されたメモリ部１６と、操作パネル１７と、表示部１８と、これら受信部１５、メモリ部１６、操作パネル１７、表示部１８を制御する制御部１９とを主体として構成されている。【００８０】
前記受信部１５は、ｐＨ測定器１１からの信号を受信してその信号を制御部１９に送るもので、ｐＨ測定器１１の機能によっては、温度等の他のパラメータの信号を受信できるようになっていることは言うまでもない。【００８１】
前記メモリ部１６は、この炭酸ガス溶解液製造装置１を運転するために必要な種々のデータが予め記憶されたもので、操作パネル１７の操作によって、メモリ部１６に記憶されたデータを読み出し、この炭酸ガス溶解液製造装置１を運転制御することができる。【００８２】
実施例では、運転制御装置１０（１２）は、炭酸ガスの微小気泡を一定粒径の範囲に納める粒径制御装置を兼ねており、前記メモリ部１６には、炭酸ガスの微小気泡をナノオーダーの気泡にまで粒径を揃えるデータが予め記憶されている。
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。【００８３】
操作パネル１７は、キー入力式のものや、タッチ式入力装置等のものが適用され、また表示部１８は液晶画面等が採用される。【００８４】
そして、制御部１９は、これら受信部１５、メモリ部１６，操作パネル１７，表示部１８等に電気的に接続されて、これらを制御するとともに、電気分解装置３と超音波発生装置４とを運転制御するものである。【００８５】
またｐＨ測定器１１は、電解槽２内の電気分解したシュウ酸カリウム水溶液に、シュウ酸を加える工程時に、炭酸ガス溶解液のｐＨ値（水素イオン濃度指数）を測定するもので、実施例では、このｐＨ測定器からのｐＨ値の信号を運転制御装置１０（１２）に送り、運転制御装置１０（１２）では、表示部１８にこのｐＨ値を表示することができるようになっている。
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。【００８６】
上記のような炭酸ガス溶解液製造装置１を使用して、炭酸ガス溶解液を製造するには、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。
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。【００８７】
そして、上記のように構成された炭酸ガス溶解液製造装置１では、運転制御装置１０によって、電極７ａ、７ｂに印加する電圧と時間とを予め設定しておいて、シュウ酸カリウム水溶液を電気分解すると、陽極側の電極７ａから 炭酸ガスと酸素とが発生、シュウ酸カリウム水溶液中に一部が溶存する。
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。【００８８】
このようにして、水素、酸素そして微小気泡の炭酸ガスが溶解している酸化場の炭酸ガス溶解液を製造する。このような微小気泡はナノバブル (気泡)と称されるもので、目視できないほどの大きさである。
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。【００８９】
上記のようにして、大量の微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液(シュウ酸カリウム 水溶液)を得ることができるが、炭酸泉としての特徴である泡を皮膚に付け、紅潮現象を生じさせることは、シュウ酸カリウム水溶液を電気分解しただけでは不十分である。
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、Ｃ２Ｏ４２-→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-【００９０】
また、この反応のメカニズムは、たとえば以下であると推測される。
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。 【００９１】
そして、このようにして製造された炭酸水では、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る。そして、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。
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。【００９２】
また実施例では、電解槽２に充填したシュウ酸カリウム水溶液を電気分解装置３によって電気分解して炭酸ガスを発生させるとともに、発生した炭酸ガスの気泡に超音波発生装置４によって超音波を作用させて、該気泡から微小気泡を形成し、この微小気泡をシュウ酸カリウム水溶液中に溶解させるので、微小気泡が溶解している炭酸ガス溶解液の濃度を高濃度にするための効率も上げることができる利点がある。
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。【００９３】
次に、図２〜図４を参照して、本発明に係る炭酸ガス溶解液製造装置の他の実施の形態を説明する。
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。【００９４】
炭酸ガス溶解液製造装置２１は、基台２２の上面に設置された電解槽本体２ａと、この電解槽本体２ａの上部開口を開閉可能に閉塞する蓋２ｂとを備えた電解槽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に充填された第１の水溶液（例えばシュウ酸水溶液）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。【００９５】
そして、この炭酸ガス溶解液製造装置２１は電極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、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ものである。
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。【００９６】
前記電気分解装置３は、電源装置５と、この電源装置５に配線６，６を介して電気的に接続された４枚の電極２５ａ，２５ｂ、２６ａ，２６ｂとを備えている。電極２５ａ，２６ａは陽極であり、電極２５ｂ，２６ｂは陰極である。そして、電極２５ａと電極２５ｂとが組電極２５を構成し、電極２６ａと電極２６ｂとが組電極２６を構成している。つまり、本実施の形態では、２つの組電極２５，２６を備えている。【００９７】
電極２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂは、それぞれほぼ同一形状の長方形薄板状に形成されており、また、電極２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂは白金で形成されるか、あるいはチタンや、チタニウム合金または適宜な金属板に白金を被覆して形成されたものなどが適用される。
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。【００９８】
さらに、電極２５ａおよび電極２５ｂによって構成された組電極２５と、電極２６ａおよび電極２６ｂによって構成された組電極２６とは、左右に離間して配置されており、これらの間に、超音波振動子４ｂが配置されている。
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。【００９９】
上記のように構成された炭酸ガス溶解液製造装置２１を使用して、炭酸ガス溶解液を製造するには、電解槽２内に、第１の水溶液を充填する。ここでは、第１の水溶液として、カルボン酸を溶解した水溶液を充填するが、このカルボン酸としては、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。【０１００】
さらに、第１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。【０１０１】
また、第１の水溶液に、これら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を用いた場合、これら果汁もしくは茶葉の抽出液に含まれるカルボン酸の分解を促進し、かつ、電気分解の効率化を図るために、第１の水溶液中に炭酸塩を加えることが好ましい。
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。【０１０２】
また、実施例では、炭酸塩として、炭酸水素ナトリウムであることが好ましい。炭酸水素ナトリウムでは、水に溶けやすく、また、以下の反応によって生じたナトリウムイオンが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ためである。
ＮａＨＣＯ３→Ｎａ＋＋ＨＣＯ３−
ＨＣＯ３−＋Ｈ＋→Ｈ２ＣＯ３→ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ【０１０３】
そして、電解槽２内に、第１の水溶液を注入（充填）したならば、電解槽２内の電極間７ａ，７ｂに直流電圧を印加することにより、電気分解を行う。
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。【０１０４】
ここで、第１の水溶液に、緩衝液を用いた場合には、ｐＨ値は、その緩衝効果によって、大きくアルカリにならないため、安全な電気分解が行われる。
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。【０１０５】
カルボン酸を溶解した第１の水溶液の濃度は、用いられる原料によって、溶解度が異なるが、実施例では、０．１モル（mol/l）〜１モル程度の濃度であれば、酸化場を作るうえで十分であり、最終的に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。【０１０６】
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。
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。【０１０７】
上述したように、第１の水溶液を電解槽２内で電気分解していくと、上記水溶液中には電子が不足した状態の酸化場が作られる。
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。【０１０８】
実施例によれば、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。【０１０９】
なお、第２の水溶液は、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。【０１１０】
なお、前述した実施例では、第２の水溶液を加えて加えたあとの水溶液のｐＨ値が５〜７の範囲内になるように操作したが、本発明では、この実施例に限らず、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の水溶液を加えるようにしても良い。
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。【０１１１】
そして、前述したような実施例によれば、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。
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。【０１１２】
また前述した実施例では、第１の水溶液の電気分解をｐＨ値を基準に行ったが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、酸化還元電位を基準に電気分解を行っても良い。この場合の酸化還元電位としては、最も酸化還元電位が安定したところ（それ以上酸化還元電位があがらないところ）具体的には、水溶液に使う原料によって異なるが、第１の水溶液の電気分解を酸化還元電位がマイナスｍＶの値になって、それ以上のマイナスの値にならないところまで行えば良い。
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。【０１１３】
次に、第１の水溶液として、シュウ酸カリウムを用いて、図２ないし図４に示す炭酸ガス溶解液製造装置２１を使用し、炭酸ガス溶解液を製造する方法について説明する。
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。【０１１４】
この場合、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。【０１１５】
そして、運転制御装置１０によって、予め設定された電圧を電極２５ａ，２５ｂ、２６ａ、２６ｂに印加すると、シュウ酸カリウム水溶液が電気分解され、陽極側の電極２５ａ、２６ａから炭酸ガスと酸素とが発生し、シュウ酸カリウム水溶液中に一部が溶存する。
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。【０１１６】
このようにして、水素、酸素そして微小気泡の炭酸ガスが溶解している炭酸ガス溶解液を製造する。このような微小気泡はナノバブル (気泡)と称されるもので、目視できないほどの大きさである。
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。【０１１７】
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。
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。  【０１１８】
そして、本実施例においても、このようにして電気分解したシュウ酸カリウム水溶液中にシュウ酸水溶液を加えると、前述した化学反応により、シュウ酸が陽極で生じた酸素および陰極で生じた水素と化学反応して炭酸ガスの微小気泡が爆発的に発生する。
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。【０１１９】
次に、図５を参照して、本発明に係る炭酸ガス溶解液製造装置のさらに他の実施の形態を説明する。
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。【０１２０】
炭酸ガス溶解液製造装置４０は電極７ａ、７ｂを備えた電解槽２Ａと、この電解槽２Ａに備えられた電極７ａ、７ｂに直流電圧を印加させて電解槽２Ａ内に充填される水溶液を電気分解する電気分解装置３Ａと、カルボン酸を溶解した水溶液を充填する充填容器５０と、前記電解槽２Ａ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１１と、前記測定器１１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に入れる制御装置３Ａと、電解槽２Ａ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５１と、電解槽２Ａと反応槽５１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５２とを主体として構成されている。【０１２１】
そして、実施例では、電解槽２Ａと反応槽５１とは、管路５７、５８により連結されており、管路５７に循環ポンプ５２と、流量計５３と、循環ポンプの流量を調整する調整バルブ５４が配管されている。
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。【０１２２】
前記電解槽２Ａは密閉型に構成されており、循環ポンプ５２から吐出された水溶液は、この電解槽２Ａの下側に配管された吸入口から電解槽２Ａ内に流入し、電極７ａ，７ｂを抜けて、電解槽２Ａの上面の流出口から配管５８を通って反応槽５１の下側流入口に流れるようになっている。
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。【０１２３】
また、実施例では、電気分解装置と充填容器５０中のカルボン酸を溶解した水溶液を電解槽２Ａに入れる制御装置とが同じ制御部により制御されるようになっており、この制御装置３Ａには、ポンプの流量を調整するために信号ケーブル３Ｂが連結され、調整バルブ５４にも信号ケーブル３Ｃが連結されるとともに、流量計５３にも信号ケーブル３Ｄが連結され、循環時の水量をコンピュータ制御によって制御できるようになっている。
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。【０１２４】
上記のように構成された炭酸ガス溶解液製造装置４０を使用して、炭酸ガス溶解液を製造するには、電解槽２Ａ、反応槽５１がある配管経路の中に第１の水溶液を入れておく。
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【０１２５】
そして、前述した操作によって、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。
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。【０１２６】
また、図５に示す装置を使って、炭酸ガスの溶解液を製造する方法として、次のような手段をとることもできる。
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。【０１２７】
本実施例によれば、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。
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。【０１２８】
また、前述した操作によって、製造された炭酸ガスの溶解液は、次のようなメカニズムによって発生した微小（ナノメートルの大きさ）で多量の炭酸ガスが溶存されるため、炭酸泉としての特徴である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。
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。【０１２９】
そして、炭酸水として、第１の水溶液をカルボン酸を溶解した水溶液とすると、第１の水溶液の電気分解によって、炭酸ガスの微小気泡が生じ、この微小気泡の炭酸ガスを核として、次に起こるシュウ酸などのカルボン酸が分解してできる炭酸ガスの泡が成長するために、炭酸泉としての特徴を効果的に生じさせることができる。【０１３０】
また、第１の水溶液に、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。【０１３１】
さらに、第１の水溶液を、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すれば、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。【０１３２】
さらに、カルボン酸を、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が、環境にも人体にも安全な炭酸水とするうえで好ましい。【０１３３】
さらにまた、第２の水溶液に溶解するカルボン酸を、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、もしくは酒石酸とすれば、第１の水溶液と同様に環境にも人体にも安全な炭酸水となる。【０１３４】
また、第1の水溶液としてシュウ酸カリウムを採用すれば、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、爆発的に生じ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により、炭酸泉としての特徴である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。【０１３５】
また、前述した実施例で製造された炭酸水は、炭酸水の濃度が、４００ｐｐｍ以上となるために、炭酸泉としての特徴である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。【０１３６】
以下に実施例を示した本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（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。【０１３７】
そして、原料水溶液のｐＨ値を測定しながら、シュウ酸水溶液を加えていき、原料水溶液のｐＨ値が６.７になったところで、シュウ酸水溶液の追加を停止した。
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。【０１３８】
そして、このようにして製造された炭酸水では、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爆発的な発生により、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、皮膚表面についた無数の水泡と、皮膚紅潮という特有の効果を得ることが確認できた。
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。【０１３９】
なお、このようにして製造された炭酸ガス溶解液の濃度を、水酸化カルシウムと炭酸ガスとの反応によって白濁した濁度を計測する手法による、図６に示す計測装置により定量測定した。
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。【０１４０】
各容器には、蓋３００、３１０、３２０，３３０、３４０、３５０がされており、蓋には２本の管４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０が貫通している。一方は流入管４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０であり、蓋３００、３１０、３２０，３３０、３４０、３５０の上部から測定対象溶液の液面下まで達している。他方は流出管５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０であり、蓋３００、３１０、３２０，３３０、３４０、３５０の上部から測定対象溶液の液面よりも上方まで達している。【０１４１】
流入管４００には、キャップ４０１が着けられ、外部の空気が流入しないようになっており、また、流出管５００の上端と、流入管４１０の上端とは、第１接続管６１０で接続されている。同様に、流出管５１０の上端と流入管４２０の上端とが第２接続管６２０で接続され、以下各流出管５２０、５３０、５４０、５５０の上端と流入管４２０、４３０、４４０、４５０の上端とが接続管６２０、６３０、６４０、６５０で接続されている。流出管５５０の上端は、真空ポンプに接続されている。【０１４２】
次に、測定対象溶液中の二酸化炭素の総量を求める方法について説明する。
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。【０１４３】
この時、測定対象溶液の水面上に放出された炭酸ガスは、流出管５００、第１接続管６１０、流入管４１０を介して炭酸ガス吸収容器２１０内に流入し、流入管４１の下端から飽和水酸化カルシウム水溶液内に気泡として流入する。そして、炭酸ガスの一部は飽和水酸化カルシウム水溶液に吸収され、生成した炭酸カルシウムにより飽和水酸化カルシウム水溶液が白濁する。【０１４４】
炭酸ガス吸収容器２１０内の飽和水酸化カルシウム水溶液に吸収されなかった炭酸ガスは、飽和水酸化カルシウム水溶液の水面に浮上し、流出管５１０、第２接続管６２０、流入管４２０を介して２番目の炭酸ガス吸収容器内に流入する。以下、同様にして炭酸ガスが各炭酸ガス吸収容器２３０、２４０、２５０内の飽和水酸化カルシウム水溶液に吸収され、生成した炭酸カルシウムにより飽和水酸化カルシウム水溶液が白濁する。【０１４５】
次に、白濁した炭酸ガス吸収容器２１０、２２０、２３０、２４０、２５０内の各飽和水酸化カルシウム水溶液の濁度を計測し、補正濁度を算出し、あらかじめ濃度既知の炭酸ナトリウム水溶液から求めておいた検量線より各濁度の濃度を求め、炭酸ガスの総量の濃度を測定した。【０１４６】
ここで、検量線の作成は次のようにして行った。
＜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。【０１４７】
（Ａ２）水酸化カルシウム水溶液の作成
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。【０１４８】
（Ａ３）吸光度測定
（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。【０１４９】
（Ａ４）ＣＯ2濃度の算出
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。【０１５０】
（Ａ５）濁度の算出
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。【０１５１】
（Ａ６）補正濁度の算出
（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。【０１５２】
各水溶液に対して計測された吸光度と、算出されたＣＯ2濃度、濁度及び補正濁度を表１に示す。
【表１】
2007077654.tif 000004
（３）、（４）式より、ＣＯ2濃度と、濁度または補正濁度との相関が高いことがわかる。したがって、ＣＯ2濃度が未知の水溶液に水酸化カルシウム溶液を混合して吸光度を計測し、濁度を算出することで、濁度からＣＯ2濃度を概算することができると考えられる。
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。
【表２】
2007077654.tif 000005
【０１５３】
（実施例２）
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。【０１５４】
そして、原料水溶液のｐＨ値を測定しながら、シュウ酸水溶液を加えていき、原料水溶液のｐＨ値が６.５になったところで、シュウ酸水溶液の追加を停止した。
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。【０１５５】
（実施例３）
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。【０１５６】
（実施例４）
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。【０１５７】
（実施例５）
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。
【表３】
2007077654.tif 000006
この液に炭酸水素ナトリウム１００ｍｌを加えて（０．１Ｍ）全量を１リットルにして、この液を第1の水溶液として電解槽２に入れ、電気分解装置３により電気分解した。
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。【０１５８】
（実施例６）
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。【０１５９】
（実施例７）
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。【０１６０】
（実施例８）
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。【０１６１】
（実施例９）
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。【０１６２】
（実施例１０）
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。【０１６３】
（実施例１１）
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。
【産業上の利用可能性】
【０１６４】
本発明によれば、電解槽に充填した第１の水溶液を電気分解装置によって電気分解して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ので、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、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製造できる。
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。
【図１】
2007077654.tif 000007
【図２】
2007077654.tif 000008
【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】
2007077654.tif 000015
【国際調査報告】
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