(57)【要約】      （修正有）【課題】温浴用として毎分数十リットルから２００リットル程度の高濃度天然冷炭酸鉱泉を連続的に加温する際、溶存する遊離炭酸ガスの気化によるガス抜けを最小限にとどめ、かつ加水・加圧・酸化されることなく、体温もしくは４０数℃に昇温する具体的な加温装置を提供する。【解決手段】二重管式熱交換器の内管に用いるラセン管に、薄肉のステンレス鋼を襞状もしくは波形に成形したもので折り曲げることができる配管用フレキシブル管を使用する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
高濃度天然炭酸鉱泉の連続昇温法として二重管式熱交換器の内管にラセン管を使うが、炭酸泉と加温流体との接触面積を広くすることで熱交換の効率を高めるため、その内側のラセン管として一般配管用フレキシブル管を使用する熱交換器。
【請求項２】
昇温すべき温度差に合わせてモジュール数を変更できるように、長さ２メートル程度で外管の両端にフランジを有するモジュール式熱交換器。
【請求項３】
加温によって溶存している一部の遊離炭酸ガスが気化して出現する気泡を、熱交換器内から効率的に排除するために、フランジの穴を中心より上方に設け、外管に炭酸鉱泉を下方から上方へ流し、内管に加温流体を上方から下方へ向流式で流すようにモジュールをつづら折りに配置する熱交換器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  高濃度天然炭酸泉は、溶存している遊離炭酸ガスが皮膚や粘膜から容易に吸収され、著明な生理作用、即ち血管内皮細胞が産生する一酸化窒素（体内ニトロ）による強力な血管拡張作用および血液ヘモグロビンのボーア効果による内呼吸（臓器や組織内での酸素と炭酸ガスの交換）の亢進を示す。その際湯温に依存して、温熱作用との相加相乗作用も加わり、浸漬局所のみならず血流亢進効果は全身に及ぶ。そのため欧州では、高濃度天然炭酸泉は古くから保険医療に取り入れられ、特にドイツでは温泉保養地のうち約３割が炭酸泉であり、特に高血圧と心筋梗塞の療養に使われているため「心臓の湯」とも呼ばれている。【０００２】  しかしながら、温泉王国と呼ばれる日本では、温泉法の定める２５０ｐｐｍ以上の炭酸泉の総源泉数に占める割合は僅か０．６％であり、更にそのうち、療養泉として１，０００ｐｐｍ以上の基準を満たす高濃度天然炭酸泉は一部である。しかも、その過半数は、泉温がそのまま浴用には適さない３０℃以下である。【０００３】  高濃度炭酸鉱泉の一部は、ボイラー加温で浴用に供されているが、湯船では肝心な遊離炭酸ガスが殆ど抜け去っている。インターネット上に公表されている大分県姫島村の拍子水温泉のデータ（２００６年実施）では、２５℃の源泉の遊離炭酸ガス濃度１，６９０ｐｐｍがボイラー加温後６４ｐｐｍに激減している。このように、高濃度炭酸鉱泉は誤った加熱をされて使用されているか、もしくは浴用としての利用が諦められている。【０００４】  高濃度炭酸泉の温泉としての基本的な性質として、湯船では静置条件でも１時間あたり遊離炭酸ガスの約１０％が自然に気化して抜け去り、撹拌や入浴によって更に気化は促進される。湯船での遊離炭酸ガス濃度と湯温を維持するには、湯船より高温の高濃度炭酸泉の追加もしくは掛け流しが必要である。そのため、泉温が低くそのまま浴用に適さない高濃度天然炭酸泉を有効に利用するためには、少なくとも遊離炭酸ガスが医学的治療効果の最低ラインと言われる８００ｐｐｍ以下までには抜けないような、浴場用として毎分数十リットルから２００リットル程度の連続的な加温法の開発が不可欠である。【０００５】  一般に地下から湧出する温泉は、含有するミネラルやイオンの種類と濃度にも依存するが、おしなべて還元状態にある。すなわち、地上に湧出して空気と触れ合うと酸化され、沈殿を起こしたり、発色したりして温泉水の老化を起こす。高濃度天然炭酸泉の多くは、弱酸性の炭酸イオンのため、地中でミネラルやイオンを豊富に溶かし込んでいる。そのため、加温の過程で空気と接しない昇温法が好ましい。
【背景技術】
【０００６】  高濃度炭酸鉱泉のボイラー加温による遊離炭酸ガス抜けを避けるため、既存の手段として、柚木慈生温泉では高温の湯と低温の源泉を混ぜ合わせている。しかし、この場合、源泉は加水されて薄まり、混和時の物理的な撹拌と大きな温度差で遊離炭酸ガス濃度は著しく低下する。【０００７】  また、温泉水の加温もしくは降温に熱交換器を用いる事は、周知の技術である。温泉水の加温の場合、一般的には熱効率を上げるため、加温流体と被加温流体との温度差をなるべく大きくし、昇温速度を上げて装置を小型化する。そのため、被加温流体は急激な温度変化を受ける。被加温流体が高濃度炭酸鉱泉の場合、遊離炭酸ガスの気化は著しく促進される。【０００８】  本考案者の一人である浦川は、高濃度天然炭酸鉱泉の湯煎実験から、加温時の温度条件が緩やかであれば、一部はガス化して気泡を生じるものの、遊離炭酸ガス抜けを最小限度にできることを見いだした（特願２００８−３１２６８６）。【０００９】  次に、温泉の掛け流しを実現する連続昇温の可能性を試すため、毎分１．５リットルの向流式で緩やかな温度勾配を形成させることができる全長３ｍの熱交換器の小型試作機を作成し、遊離炭酸ガス抜けを最小限度に連続昇温できることを実証した。その加温法を「高濃度天然炭酸鉱泉の連続昇温法」として、特許出願した（特願２００８−３１２６８６）。本考案は、その加温法の実機を構成する技術的要件である。
【先行技術文献】
【００１０】
【特許文献１】  特願２００８−３１２６８６号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１１】  本考案の目的は、温浴用として毎分数十リットルから２００リットル程度の高濃度天然冷炭酸鉱泉を連続的に加温する際、溶存する遊離炭酸ガスの気化によるガス抜けを最小限にとどめ、かつ加水・加圧・酸化されることなく、体温もしくは４０数℃に昇温する具体的な加温装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本考案では、緩やかな温度勾配を形成させて徐々に昇温させるため、必然的に長くなる熱交換器の取り扱いと設置が容易になるように１本が２ｍ程度の長さにモジュール化し、昇温すべき温度差に応じてモジュール数を選択できるようにする（図１）。【００１３】  次に、熱交換器は円筒形の外管（図１−Ａ）と内管から構成される二重管式とし、隔壁を介する両液の接触面積を広げて熱交換効率を上げるため、内管はラセン状に巻いた一般配管用フレキシブル管とする（図１−Ｂ）。フレキシブル管の両端は、外管の両端近くに空けた穴を通してツバを出し、外管に溶接したナットで固定する（図１−Ｃ）。また、この内管であるラセン管（コイル管）を熱交換器内に固定するため、配管サポーターを内管と外管との間の所々に設置する（図１−Ｅ）。【００１４】  外管の両端にはフランジを取り付け、ラセン管の摩耗・腐食・スケールの付着等で内管の交換や清掃が必要な際、容易に熱交換器内部に手を入れることができる（図１−Ｄ）。モジュールを傾斜させて設置した時、気泡が効率よく外管から抜けるように、外側のフランジには鉱泉の出る穴をフランジの中心より上部に設ける。【００１５】  加温の過程で、一部の遊離炭酸ガスは気化し気泡を形成して加温途中の炭酸泉の流れを妨げるため、生じた気泡が熱交換器内から効率的に除去されるように、外管内には炭酸鉱泉を下方から上方へ流し（図２−Ｉ）、内管内には加温流体を上方から下方へ（図２−Ｈ）、両流体が向流式で流れるようにモジュールをつづら折りに配置する（図２）。湯船での炭酸ガス中毒を避けるため、モジュールの上部に気液分離器を設置し（図２−Ｇ）、生じた炭酸ガスの気泡の大部分を分離して除く。
【考案の効果】
【００１６】  本考案に基づく熱交換器の使用により、今まで飲泉だけで温浴として利用されてこなかった、もしくはボイラー加温で肝心な遊離炭酸ガスをほとんど失ってきた高濃度炭酸鉱泉を、加水・加圧・酸化されることなく、湯船でも高濃度炭酸泉としての効能を有する温泉として産業利用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】  高濃度炭酸鉱泉昇温用二重管式熱交換器モジュールの縦断面と側図面。
【図２】  ４本のモジュールをつづら折りに配置した場合の高濃度炭酸鉱泉昇温用熱交換器の概要図。
【符号の説明】
【００１８】Ａ  長さ約２ｍの円筒型の外管
Ｂ  ラセン状に巻いたフレキシブル管の内管
Ｃ  内管の出入り口のナット
Ｄ  中心より上方に穴を持つ外管両端のフランジ
Ｅ  フレキシブル管固定用配管サポーター
Ｆ  モジュール
Ｇ  気液分離器
Ｈ  加温流体を流す方向
Ｉ  高濃度炭酸泉を流す方向
【図１】
0003157975.tif 000003
【図２】
0003157975.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月7日(2009.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
高濃度天然炭酸鉱泉の連続昇温法として二重管式熱交換器の内管にラセン管を使うが、ラセン管には薄肉のステンレス鋼を襞状もしくは波形に成形したもので折り曲げることができる配管用フレキシブル管を使用することで、炭酸泉と加温流体との接触面積を広めて熱交換の効率を高めた熱交換器。
【請求項２】
ラセン管の内管と両端にフランジを有する円筒形の外管から構成され、その適切な長さの範囲が１．５〜２．５メートルで、昇温すべき温度差に合わせてその数を変更できるモジュール式を特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
フランジの穴を中心より上方に設け、炭酸鉱泉は外管の下方から上方へ流し、加温流体は内管の上方から下方へ向流式で流すモジュールをつづら折りに配置し、生じた気泡を効率よく管内から排除することを特徴とする請求項１記載の熱交換器。