CN101005886B - 碳酸气溶液的制造方法和制造装置以及碳酸水 - Google Patents

Abstract

在利用电解装置将填充在电解槽内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气的同时利用超声波发生装置将超声波作用于产生的碳酸气气泡上使其形成微小气泡，将上述微小气泡溶解在草酸水溶液中，由此，可代替碳酸泉，容易且低成本地制造出溶解有微小气泡的碳酸气溶液。

Description

碳酸气溶液的制造方法和制造装置以及碳酸水

技术领域

本发明涉及溶解有微小气泡的碳酸气的碳酸气溶液的制造方法和制造装置、以及通过对草酸进行电解而制得的碳酸水。

背景技术

由于碳酸泉具有良好的保温作用，一直以来都为利用温泉的浴场等所使用。碳酸泉的保温作用基本上被认为是由于含碳酸气的末梢血管的扩张作用而改善了身体环境。

另外，碳酸气经皮进入，增加并扩张毛细血管床，改善皮肤的血液循环。因此，对器官退化性病变以及末梢循环障碍的治疗有作用。

对于碳酸泉，从过去以来发表过各种论文(例如，参照非专利文献1、非专利文献2)。

根据非专利文献1的论文，关于碳酸泉的主要的直接作用，通过早期的温泉医生的反复观察，巴特诺海姆(Bad Nauheim)的Bode已观察到充血的、天鹅绒状的、变红的皮肤(1845)，Piderit(1836)和Beneke(1859)则记载了在二氧化碳浴中感觉到缓和的感觉和入浴部分的皮肤红润，而Goldschieider于1911年论述了碳酸的感觉刺激引起的皮肤红润可能是由于血管运动而产生的。

另外，根据上述论文，作为碳酸浴的直接作用，记载有观察到的两种印象很深的效果。即，其一是在皮肤表面有无数水气泡，其二是皮肤红润(根据碓井虚血性分界理论，能与没有浸泡碳酸泉的身体部位明显区分)。水气泡是无数的碳酸水气泡，与皮肤紧密接触，起到“气体刷子”的作用。

另外，根据非专利文献2的论文，治疗所需的碳酸气的最小浓度是400毫克，而根据非专利文献1的论文，则在400毫克时就会出现皮肤红润。

由于碳酸泉具有这样的良好效果，从过去一直以来就在开发人工制造碳酸泉的方法。其中一例记载于专利文献1中。

专利文献1中记载的碳酸泉的制造方法是，将温水供给到具有散气设备的碳酸气溶解器中，利用浸渍在温水中的散气设备的散气部将碳酸气作为气泡释放并溶解在温水中，制造碳酸泉。其中，在加压条件下在碳酸气溶解器内将碳酸气溶解在温水中后，将得到的碳酸泉送往气体分离器，减压至大气压，利用上述分离器将从碳酸泉挥发的碳酸气引导到压缩器中进行回收，并将上述回收的碳酸气引导到上述碳酸气溶解器，溶解在温水中。

但是，在专利文献1中记载的碳酸泉的制造方法中，首先需要散气设备。上述散气设备具有多孔物体，利用上述多孔物体将碳酸气形成为大量气泡，由此将碳酸气溶解在温水中。

另外，作为其它的散气设备已知有为了围住前端堵住的多孔管周围而配置有中空线膜集合体的设备，流入多孔管的温水会从设置在多孔管周围的孔流出并与中空线膜接触，由此将从碳酸气引导口经中空线膜的中空部注入的碳酸气溶解于温水中。

因此，温水等中含有的杂质等微细粒子容易堵住散气设备的多孔物体或中空线膜，需要更换或清扫散气设备，所以非常费时间。

而且，由于需要碳酸气高压钢瓶(bomb)、气体分离器、压缩机等机器，所以装置自身体积大，并且成本昂贵。

此外，以往的碳酸泉的制造方法由于使用碳酸气高压钢瓶将已加压的碳酸气溶解于水中，所以没有溶解在水中的碳酸气便毫无用处地直接释放到大气中，这与近年来的碳酸气的削减宗旨相背离，也会对地球整体环境产生影响。

作为不使用碳酸气高压钢瓶的在水溶液中产生碳酸气的方法，以前已知有混合有由碳酸盐和酸组成的碳酸气产生物的浴用剂等(例如，参照专利文献2)。

专利文献1：特开平11-192421号公报

专利文献2：特开2005-97238号公报

非专利文献1：K.L.Schmid.碳酸浴(碳酸泉).人工碳酸泉研究会杂志，1998，1(1)：005～009.

非专利文献2：B.Hartman，M.Pittler，B.Drews.小动脉闭塞性患者的二氧化碳温泉疗养：生理和临床.人工碳酸泉研究会杂志，1998，1(1)：010～016.

发明内容

但是，这种混合有由碳酸盐和酸组成的碳酸气产生物的浴用剂，其碳酸气浓度为100ppm左右，远远不能获得作为碳酸泉的特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。

鉴于上述情况，为得到不使用碳酸气高压钢瓶将碳酸气溶解到水溶液中，以期获得作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特性的人工碳酸泉的制造方法，本发明的发明人进行了深入研究，结果发现，如果将草酸水溶液进行电解，就会从阳极产生碳酸气，由此开发出在水溶液中高浓度溶解碳酸气的方法。

而且发现，将草酸水溶液仅进行电解时，碳酸气会直接释放到外部空气中，在水溶液中不能溶解很多碳酸气的气泡。另外，考虑到碳酸气经皮进入，认为碳酸气气泡粒径越微小越合适。

因此，为解决上述问题而提出本发明，本发明的目的是提供碳酸气溶液制造方法和制造装置、以及溶解有高浓度碳酸气的碳酸水，该制造方法和制造装置通过与利用碳酸气高压钢瓶加压碳酸气使其溶解在水中的碳酸泉的制造方法完全不同的方法，能够在水溶液中溶解能够得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果的高浓度的碳酸气，既不需要使用碳酸气高压钢瓶，也对环境保护有利，可容易且低成本地制造溶解有碳酸气微小气泡的碳酸气溶液。

为达到上述目的，本发明提出了以下技术方法。

也就是，本发明方法的特征是，通过在电解槽内的电极之间施加直流电压，将填充在电解槽内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气的同时，将超声波施加到草酸水溶液中将产生的碳酸气的气泡形成为微小气泡，将上述微小气泡溶解在草酸水溶液中。

根据本发明，在草酸水溶液中对电解草酸水溶液产生的碳酸气的气泡施加超声波将上述气泡形成为微小气泡，将上述微小气泡溶解于草酸水溶液，所以不需要如碳酸泉制造方法中所使用的散气设备、碳酸气高压钢瓶、气体分离器、压缩机等机器。

因此，可容易且低成本地制造溶解有微小气泡的碳酸气溶液。

另外，在如上述制造的碳酸水中，在产生碳酸气的同时通过超声波的作用将电解产生的碳酸气的气泡形成为微小气泡，溶解于水溶液中，所以在溶解有上述碳酸气的微小气泡的草酸水溶液中，将手放进去，就可得到在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润等特有效果。

另外，本发明的碳酸气溶液制造方法的特征是，在将电解槽内的草酸水溶液进行电解的工序中，测定碳酸气溶液的pH值(氢离子浓度指数)，以上述pH值为基准，控制对草酸水溶液的电解。

在将电解槽内的草酸水溶液进行电解的工序中，测定碳酸气溶液的pH值，以上述pH值为基准，控制对草酸水溶液的电解时，通过观察pH值，可容易地控制通过电解草酸水溶液产生的碳酸气的量，在容易地控制适当的碳酸气浓度的同时，也能容易地控制对人体有利的pH值。

而且，本发明优选在草酸水溶液的pH值(氢离子浓度指数)处于弱酸性的区域(例如，pH5.0～6.8)时，停止对草酸水溶液的电解。

处于弱酸性区域时对人体有利，另外，通过电解至上述弱酸性的pH值，草酸水溶液中的二氧化碳就会产生从10万倍至100万倍的量。

也就是，pH值每增加1时，在阳极产生的二氧化碳就会增加10倍，所以草酸水溶液中的二氧化碳就会产生从10万倍至100万倍的量。

当草酸溶解在水溶液时草酸水溶液具有强酸性的pH值0.01，通过电解草酸水溶液，pH值逐渐上升，碳酸气只产生pH值上升的部分，pH值上升至处于弱酸性区域(例如，pH5.0～6.8)时，含有微细碳酸气气泡的溶液中的碳酸气浓度变浓，可得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。

另外，为了促进碳酸气经皮进入，优选通过施加超声波使电解产生的碳酸气微细化。

本发明的方法的特征是，通过在电解槽内的电极之间施加直流电压，将填充在电解槽内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气，将产生的碳酸气的气泡溶解在草酸水溶液中从而获得所述的碳酸气溶液的制造方法，其中，测定草酸水溶液的pH值，当上述pH值处于弱酸性的区域时，停止对草酸水溶液的电解。

这是由于，本发明的发明人在电解草酸水溶液时，不施加超声波，将pH值上升至处于弱酸性区域时，确认得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润等特有效果。

如上所述，pH值每增加1时，在阳极产生的二氧化碳就会增加10倍，所以草酸水溶液中的二氧化碳就会产生从10万倍至100万倍的量。因此，在只产生上述量的碳酸气时，草酸水溶液中存在有能够产生作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润等特有效果的碳酸水。

另外，在测定pH值制造碳酸气溶液的方法中，也可以在填充有草酸水溶液的电解槽的一部分中预先放入加有少量甲基红等指示剂以确认颜色的容器，通过观察容器内的指示剂颜色，控制电解。

也就是，电解草酸水溶液，使pH值上升至处于5～6的区域时，甲基红的颜色在该变色区域发生变化(将上述颜色变化的pH范围叫做变色区域)，此时停止电解，得到弱酸性碳酸气水溶液。这样的处于甲基红变色区域的弱酸性碳酸气水溶液对人的肌肤有利。

另外，在本发明的方法中，也可在将电解槽内的草酸水溶液进行电解的工序中，测定碳酸气溶液的氧化还原电位，以上述氧化还原电位为基准，控制对草酸水溶液的电解。

草酸水溶液的氧化还原电位在电解之前具有正电位(例如，+300～500mV)，在进行电解草酸水溶液的工序的同时，草酸水溶液中产生负电子，向负电位推移。

最后，负的氧化还原电位变为特定值，不再推移到比其更负的电位，所以以上述特定值为基准进行草酸水溶液的电解，可控制碳酸气的浓度。

本发明优选在草酸水溶液的氧化还原电位达到负的毫伏上限值时，停止对草酸水溶液的电解。

在氧化还原电位稳定到负的毫伏的特定的上限值时，草酸水溶液中就会产生作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。

本发明中的碳酸气溶液制造装置具有如图1所示的结构。

也就是，碳酸气溶液制造装置1具有：电解槽2，其填充有草酸水溶液；电解装置3，其将上述电解槽2内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气；超声波发生装置4，其设置成可施加超声波到电解槽2内的电极配置区域且利用超声波的作用将产生的碳酸气的气泡形成为微小气泡，将上述微小气泡溶解于草酸水溶液中。

由填充有草酸水溶液的电解槽2、电解装置3、和超声波发生装置4构成制造装置，而不需要如碳酸泉制造方法中的散气设备、碳酸气高压钢瓶、气体分离器、压缩机等机器。

因此，可容易且低成本地制造溶解有微小气泡的碳酸气溶液。

另外，在本发明的碳酸气溶液制造装置1中，优选具有粒径控制装置10，由此控制上述电解装置3和超声波发生装置4，将碳酸气的微小气泡控制在一定粒径范围。

粒径控制装置10通过控制电解装置3的电流和超声波发生装置4的施加电压，可自由控制碳酸气的微小气泡的粒径，所以在容易地控制碳酸气浓度的同时，可将经皮进入的碳酸气的微小气泡的粒径控制在最容易经皮进入的大小。

另外，在本发明的碳酸气溶液制造装置1中，优选在上述电解槽2中进一步设置用于测定草酸水溶液pH值的pH值测定器11。

利用设置在电解槽2的pH值测定器11，可容易地控制在草酸水溶液中通过电解作用产生的碳酸气的量，而且容易测定对人的肌肤有利的弱酸性区域，可控制制造最适合的碳酸水。

另外，在本发明的碳酸气溶液制造装置1中，优选具有运转控制装置12，根据上述pH值测定器11的信号，控制电解装置3和超声波发生装置4。

由于运转控制装置12根据上述pH值测定器11的信号控制电解装置3和超声波发生装置4，所以操作运转控制装置12，在达到一定pH值时，停止碳酸气溶液制造装置的运转，因而可通过自动运转容易地制造碳酸气溶液。

在本发明的碳酸气溶液制造装置1中，将上述电解装置3的电极7a形成为线圈状，在上述线圈状电极7a的内侧插入上述超声波发生装置4的超声波振动子4b。

在上述情况下，由于在电解装置3的线圈状电极7a的内侧插入上述超声波发生装置4的超声波振动子4b，可将超声波有效且均匀地作用于从电极7a产生的碳酸气的气泡上使其形成微小气泡。因此，可有效制造溶解有微小气泡的碳酸气溶液。

在本发明的碳酸气溶液制造装置1中，上述电极为薄板状，设置有多个由阳极侧的一个上述电极和阴极侧的一个上述电极构成的电极组，而且将上述组电极设置成阳极侧相向的同时，将超声波振动子插入电极组的阳极侧。

根据上述构成的本发明，可通过电极组来提高电解效率的同时，将电极组的阳极侧电极相互相向配置，且将超声波振动子插入上述阳极侧，所以在阳极侧电极产生碳酸气的气泡的同时，对其气泡直接作用超声波，可形成微小气泡。因此，可有效制造溶解有大量微小气泡的碳酸气溶液。

而且，本发明的特征是，上述制造装置采用了通过在电解槽内的电极之间施加直流电压，将填充在电解槽内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气，将产生的碳酸气的气泡溶解在草酸水溶液中的碳酸气溶液制造方法，其中，上述制造装置具有：电解槽2，其填充有草酸水溶液；电解装置3，其将上述电解槽2内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气；测定器11，其用于测定电解槽内的草酸水溶液的pH值。

通过测定电解槽内的草酸水溶液的pH值的测定器11，可以测定电解的草酸水溶液的pH值，所以可容易地制造电解至特定pH值(例如，处于弱酸性区域的pH值)而得到的碳酸气溶液。

而且，本发明的特征是，上述制造装置采用了通过在电解槽2内的电极之间施加直流电压，将填充在电解槽内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气，将产生的碳酸气的气泡溶解在草酸水溶液中的碳酸气溶液制造方法，其中，上述制造装置具有：电解槽2，其填充有草酸水溶液；电解装置3，其将上述电解槽2内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气；测定器11，其用于测定电解槽内的草酸水溶液的氧化还原电位。

在上述情况下，通过将氧化还原电位控制在标准的碳酸气溶液制造装置可容易地制造碳酸气溶液。

在本发明中，在碳酸气溶液制造装置1中，优选在电解槽2中设置用于分隔阳极和阴极的隔膜2a。

由于电解槽2内设置隔膜2a，所以阳极侧的电极和阴极侧的电极相互绝缘，与在阴极侧的电极产生的氢的溶解相隔绝，从而可有效提高阳极侧的草酸水溶液的碳酸气浓度。

本发明中的以草酸水溶液为主成分的碳酸水是指，通过在电解槽2内的电极之间施加直流电压，将填充在电解槽2内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气的同时，施加超声波到草酸水溶液中，将产生的碳酸气的气泡利用超声波作用形成为一定粒径的微小气泡，以溶解有上述一定粒径的碳酸气微小气泡的草酸水溶液作为主成分的水。

根据本发明的碳酸水，由溶解有一定粒径的碳酸气微小气泡的草酸作为主成分的碳酸水，能够得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果，并能够引起毛细血管床的增加及扩张，促进改善皮肤的血液循环。

另外，本发明中的以草酸水溶液为主成分的碳酸水是指，通过在电解槽2内的电极之间施加直流电压，将填充在电解槽2内的草酸水溶液进行电解，直至pH值为弱酸性，使其产生碳酸气，得到的能够产生作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润等特有效果的溶解有碳酸气微小气泡的草酸水溶液作为主成分的水。

由于溶液中具有高的碳酸气浓度，利用如上述的碳酸水，可得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果，并能够引起毛细血管床的增加以及扩张，促进改善皮肤的血液循环。

又，本发明中的以草酸水溶液为主成分的碳酸水是指，通过在电解槽内的电极之间施加直流电压，将填充在电解槽内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气，将产生的碳酸气的气泡溶解在草酸水溶液中的碳酸水，其中，测定草酸水溶液的氧化还原电位，当上述氧化还原电位达到负的毫伏的上限值时，停止对草酸水溶液的电解。

因此，由于溶液中具有高的碳酸气浓度，利用如上述的碳酸水，可得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润等特有效果，并能够引起毛细血管床的增加以及扩张，促进改善皮肤的血液循环。

在本发明的碳酸水中，碳酸水的浓度优选为大于等于400ppm。

当碳酸水浓度为大于等于400ppm时，可得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润等特有效果。而在小于400ppm时，则难以得到上述的特有效果，所以通过使碳酸水浓度大于等于400ppm，可提供不会降低以溶解有一定粒径碳酸气微小气泡的草酸为主成分的碳酸水的效果的碳酸水。

根据本发明，将超声波作用于在草酸水溶液中电解草酸水溶液产生的碳酸气的气泡使其形成微小气泡，将上述微小气泡溶解于草酸水溶液，所以不需要如碳酸泉制造方法中的散气设备、碳酸气高压钢瓶、气体分离器、压缩机等机器。

因此，可容易且低成本地制造溶解有微小气泡的碳酸气溶液。

另外，在本发明制造的碳酸水中，电解产生的碳酸气的气泡在产生碳酸气的同时通过超声波的作用形成微小气泡，溶解于水溶液中，所以在溶解有上述碳酸气的微小气泡的草酸水溶液中，把手放进去，能够得到在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润等特有效果。

附图说明

图1是本发明碳酸气溶液制造装置的简要结构示意图；

图2是本发明碳酸气溶液制造装置的其它实施方式的简要结构的正面示意图；

图3是本发明碳酸气溶液制造装置的其它实施方式的简要结构的侧面示意图；

图4是本发明碳酸气溶液制造装置的其它实施方式的电解槽内加入的电极组的立体示意图；

图5是图3所示碳酸气溶液制造装置的第1变化例；

图6是图3所示碳酸气溶液制造装置的第2变化例；

图7是碳酸气水溶液的电解时间与pH值之间的关系图。

附图标记说明

1：碳酸气溶液制造装置                        2：电解槽

2a：电解槽主体                               2b：盖

3：电解装置                                  4：超声波发生装置

4a：装置主体                                 4b：超声波振动子

4c：支持部                                   5：电源装置

6：配线                                      7a，7b：电极

8：支撑台                                    8a：安装部

10(12)：运转控制装置                         11：pH值测定器

15：收信部                                   16：存储部

17：操作面板                                 18：显示部

19：控制部

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施方式。

图1是本发明碳酸气溶液制造装置的简要结构示意图。上述图中所示的碳酸气溶液制造装置1具有：填充有草酸水溶液的电解槽2、电解装置3、超声波发生装置4、控制上述电解装置3和超声波发生装置4的运转控制装置10(12)、以及用于测定填充在电解槽2内的草酸水溶液pH值(氢离子浓度指数)的pH值测定器11。

电解槽2具有填充有草酸水溶液的电解槽主体2a和可开闭地堵住上述电解槽主体2a的上部开口的盖2b。电解槽主体2a由例如透明玻璃等形成，可观察内部的电解情况。

电解装置3具有电源装置5、和通过配线6，6与上述电源装置5电连接的一对电极7a，7b。

电源装置5是指可以以预定时间流过预先设定的一定电流的装置，当然也可以施加一定电压，以预定时间流过一定电流。通过使用上述电源装置5对电极7a，7b施加预定电压，流过一定大小的恒电流(例如5A)，使电解槽2内的草酸水溶液电解，从阳极侧的电极7a产生碳酸气，其产生量设为S(摩尔)，则

S＝I×t×(1/9.65×10⁴)×1/n......(1)

其中，I表示安培，t表示秒，n表示草酸的价数，n＝2。

上述电极7a，7b分别由白金制成，电极(阳极)7a制成线圈状，电极(阴极)7b制成棒状。另外，电极7a，7b分别穿过在上述盖2b上形成的两个孔，插入到电解槽主体2a内的草酸水溶液中。

上述超声波发生装置4具有装置主体4a、和与上述装置主体4a电连接的超声波振动子4b。超声波振动子4b为细棒状物，其基端部(上端部)由支持部4c支持。支持部4c安装在支撑台8的上端部上设置的安装部8a上，与超声波振动子4b几乎垂直。

上述超声波振动子4b的前端部(下端部)贯通盖2b后，插入到电解槽主体2a内的草酸水溶液中。在插入超声波振动子4b时，在线圈状形成的电极7a内侧，将其与线圈的中心轴几乎同轴插入。另外，超声波振动子4b的下端设置成位于电极7a的上端一侧，使通过超声波振动子4b的前端施加的超声波对电极7a整体起作用。

上述运转控制装置10(12)用于控制上述电解装置3和超声波发生装置4，在实施例中主要具有：收信部15，其接收pH值测定器11的信号；存储部16，其将用于将电解产生的碳酸气的气泡形成为最适当粒径(纳米级的粒径)的超声波大小、电流大小以及这些运转时间等进行数据库(data base)化；操作面板17；显示部18；以及控制部19，其控制所述收信部15、存储部16、操作面板17、显示部18。

上述收信部15用于接收pH值测定器11的信号后，将该信号输送到控制部19，所以当然可根据pH值测定器11的功能接收温度等其它参数的信号。

上述存储部16用于预先存储运转上述碳酸气溶液制造装置1所需的各种数据，所以可通过操作操作面板17，读取存储部16存储的数据，控制上述碳酸气溶液制造装置1。

在实施例中，运转控制装置10(12)兼用作将碳酸气的微小气泡控制在一定粒径范围的粒径控制装置，上述存储部16预先存储有将碳酸气的微小气泡的粒径控制在纳米级粒径气泡内的数据。

碳酸气的微小气泡粒径可通过超声波发生装置4的超声波强度和超声波作用时间来控制。

操作面板17适用键输入式、或触摸式输入装置等，另外，显示部18可采用液晶画面等。

控制部19与所述收信部15、存储部16、操作面板17、显示部18等电连接，控制上述部件的同时，还控制电解装置3和超声波发生装置4的运转。

另外，pH值测定器11是在电解电解槽2内的草酸水溶液的工序中测定碳酸气溶液的pH值(氢离子浓度指数)，在实施例中，将上述pH值测定器的pH值信号输送到运转控制装置10(12)，在运转控制装置10(12)中，以上述pH值为基准，可控制草酸水溶液的电解。

实施例的pH值测定器11具有通过切换开关测定氧化还原电位的功能，将氧化还原电位的电流值信号输送到运转控制装置10(12)，在运转控制装置10(12)中，以上述氧化还原电位的电流值为基准，也可控制草酸水溶液的电解。

因此，在实施例中，pH值测定器11也成为测定氧化还原电位的测定器。

另外，pH值或氧化还原电位可以以数字方式显示在显示部18，也可以在填充有草酸水溶液的电解槽2中预先加入少量的甲基红等指示剂，通过观察指示剂的颜色来控制电解。

也就是，将草酸水溶液电解至pH值处于5～6的区域时，甲基红的颜色在上述变色区域发生变化(将变化颜色的pH值范围叫作变色区域)，此时停止电解，可得到弱酸性的碳酸气水溶液。这样的位于甲基红变色区域的弱酸性碳酸气水溶液对人的肌肤有利。

利用上述碳酸气溶液制造装置1制造碳酸气溶液时，对电解槽主体2a内填充的草酸水溶液进行电解。

草酸水溶液的浓度可以是0.1摩尔(摩尔/升)～1摩尔，考虑到在常温下的溶解度，0.5摩尔左右的草酸水溶液比较适合。

此时，利用电解装置3的电源装置5，预先设定流过电极7a，7b的电流和时间。

此时的电流和时间是将碳酸气溶液中的pH值(氢离子浓度指数)为处于弱酸性区域(例如，pH5.0～6.8)时的时间比较适宜。

另外，为了将碳酸气的微小气泡的粒径范围控制为指定范围，设定超声波发生装置4的超声波强度。

填充在上述电解槽2的草酸水溶液最初为强酸，当电解上述草酸水溶液时，通过电解草酸水溶液，pH值就会上升，向碱性侧变化。

另外，碳酸气只产生pH值上升部分，所以可通过pH值的管理容易地控制高浓度碳酸水溶液。

也就是，pH值每增加1时，在阳极产生的二氧化碳就会增加10倍，所以草酸水溶液中的二氧化碳就会产生从10万倍至100万倍的量。因此，只产生上述量时，在草酸水溶液中可得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。

利用运转控制装置10(12)的操作面板17进行上述设定，另一方面也同时进行超声波发生装置4的设定，当然也可以由运转控制装置10(12)控制电源装置5和超声波发生装置4。

当电解草酸水溶液时，就会从电极(阳极7a)产生碳酸气。

由如下化学式表示：

H₂C₂O₄→2CO₂+2H⁺+2e^-

在电极7a产生的碳酸气成为能够目视的程度的大小的气泡。

另一方面，进行电解的同时，根据运转控制装置10(12)的控制信号，启动超声波发生装置4的装置主体4a，由超声波振动子4b产生超声波。这时，上述超声波直接作用于在电极7a上产生的碳酸气的气泡，使上述气泡破裂，形成微小气泡的同时，上述微小气泡溶解于草酸水溶液中。由此制造溶解有微小气泡的碳酸气的碳酸气溶液。上述微小气泡称作纳米气泡(气泡)，其大小为不能目视的程度。

另外，将草酸水溶液电解至处于弱酸性区域时，pH值每向碱性接近1个数值，阳极上产生的二氧化碳就会增加10倍，所以草酸水溶液中的二氧化碳就会产生10万倍至100万倍的量，在只产生上述量时，草酸水溶液中就会得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。

因此，如果碳酸气气泡粒径满足要求，也可以不需要超声波发生装置4。

另外，在考虑将粒径大小更加微细化使碳酸气从皮肤经皮进入的目的时，本发明的碳酸气溶液制造装置1优选具有根据上述pH值测定器11的信号控制电解装置3和超声波发生装置4的运转控制装置12。

如上所述，根据本实施方式，不需要如碳酸泉制造方法中的散气设备、碳酸气高压钢瓶、气体分离器、压缩机等机器，利用电解装置3将填充在电解槽2的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气的同时，利用超声波发生装置4将超声波作用于产生的碳酸气的气泡上，由上述气泡形成微小气泡，将上述微小气泡溶解在草酸水溶液中，因而可容易且低成本地制造溶解有微小气泡的碳酸气溶液。

另外，在电解装置3的线圈状电极7a内侧，插入超声波发生装置4的超声波振动子4b，所以将超声波有效且均匀地作用于从电极7a产生的碳酸气的气泡上形成微小气泡。因此，可有效制造溶解有微小气泡的碳酸气溶液。

另外，在实施例的碳酸气溶液制造装置1中，也可切换pH值测定器11的开关测定电解槽内的草酸水溶液的氧化还原电位，在电解电解槽内的草酸水溶液的工序中，通过测定碳酸气溶液的氧化还原电位，以上述氧化还原电位为基准，控制草酸水溶液的电解。

草酸水溶液的氧化还原电位在电解之前具有正电位(例如，+300～500毫伏)，随着草酸水溶液的电解，草酸水溶液中产生负的电子，向负电位推移。

最后，负的氧化还原电位变为一特定值，不再向更负的电位侧推移，所以可以上述特定值为基准，进行草酸水溶液的电解。

根据上述组成，就可根据氧化还原电位来控制碳酸气的浓度。在实施例中，在氧化还原电位稳定到负的特定的上限值时，草酸水溶液中就会产生作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。

另外，进行pH值的测定或氧化还原电位的测定，根据这些测定值，控制碳酸气的产生量，制造碳酸水，仅这样也可以得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果，所以如果能够得到所需碳酸气气泡粒径，也可以不需要超声波发生装置4。

也就是，将草酸水溶液电解至处于弱酸性区域时，pH值每向碱性接近1个数值时，在阳极产生的二氧化碳就会增加10倍，因而草酸水溶液中的二氧化碳就会产生从10万倍至100万倍的量，在只产生上述量时，草酸水溶液中就会得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。因此，如果能够得到所需碳酸气气泡粒径，也可以不需要超声波发生装置4。

氧化还原电位也同上所述，如果氧化还原电位为负的，电解槽内的草酸水溶液就会接近碱性一侧，氧化还原电位不会变成特定值以上的负值，所以可通过该特定值来控制制造装置，就可得到与pH值测定相同的效果。

而且，电解草酸水溶液得到碳酸气，可通过上述式(1)得到产生的碳酸气的产生量，由此也可得到碳酸气溶液中的碳酸气浓度。

另外，以利用上述实施方式制造装置的制造方法制造的碳酸水中溶解有高浓度的碳酸气，所以将手(身体)浸入该碳酸水中时，就可得到在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。因此，使用上述碳酸水就可引起毛细血管床的增加以及扩张，且可促进改善皮肤的血液循环。

图2至图4是本发明碳酸气溶液制造装置的其它实施方式示意图。

这些图中所示的碳酸气溶液制造装置与图1所示碳酸气溶液制造装置不同点是电极形状及配置状态、和超声波振动子的配置状态，下面将对此进行详细说明，其它相同部分用相同符号标记，因而省略或简化对其它相同部分的说明。

碳酸气溶液制造装置21具有：电解槽2，其具有设置在基台22上面的电解槽主体2a和可开闭地堵住上述电解槽主体2a的上部开口的盖2b；电解装置3；超声波发生装置4；运转控制装置10(12)，其用来控制上述电解装置3和超声波发生装置4；pH值测定器11，其用于测定电解槽2内填充的草酸水溶液的pH值(氢离子浓度指数)。

另外，上述实施方式的pH值测定器11也具有切换到测定氧化还原电位的功能。

电解装置3具有电源装置5、和通过配线6，6与上述电源装置5电连接的4个电极25a，25b，26a，26b。电极25a，26a是阳极，电极25b，26b是阴极。电极25a和电极25b构成电极组25，电极26a和电极26b构成电极组26。也就是，在本实施方式中，具有两组电极组25，26。

电极25a，25b，26a，26b分别为几乎相同形状的长方形薄板状，而且电极25a，25b，26a，26b由白金制成、或者在钛、钛合金或适当的金属板上覆盖白金形成。

电极25a，25b，26a，26b的上端部分别与略L字型的导体28的一端部连接，而上述导体28的另一端部向上方延伸，突出在电解槽2的上方。所述导体28的另一端部的上端部连接有上述配线6，6。

另外，电极25a和电极25b以指定间隔平行设置，同样电极26a和电极26b也以指定间隔平行设置。

如图所示，所述电极25，26的设置可以垂直设置，也可以水平方向设置。在将电极25，26沿水平方向设置时，在电极本身上形成适当的孔，使电极产生的气泡能够向上通过。

而且，由电极25a和电极25b构成的电极组25及由电极26a和电极26b构成的电极组26左右相隔设置，在其之间设置超声波振动子4b。

超声波振动子4b的支持部4c通过臂(arm)22b支持在基台22上竖立设置的支柱22a上。臂22b沿着支柱22a可上下移动且可左右转动，通过拧紧把手(handle)22c，可固定在支柱22a的上下方向的指定位置上并且可固定成不能左右方向转动。由此可调整超声波振动子4b的上下、左右位置。

利用如上所述的碳酸气溶液制造装置21制造碳酸气溶液时，就会电解填充在电解槽主体2a内的草酸水溶液。

草酸水溶液的浓度可以是0.1摩尔(mol/L)～1摩尔，考虑到在常温下的溶解度，0.5摩尔左右的草酸水溶液比较适合。

此外，利用电解装置3的电源装置5，预先设定流过各电极组25，26的电流和时间，在以设定的电流和时间进行电解的同时，启动超声波发生装置4的装置主体4a，从超声波振动子4b产生超声波。

另外，为了将碳酸气的微小气泡粒径控制为一定范围，理所当然应当设定超声波发生装置4的超声波强度。

此时的电流和时间也是将碳酸气溶液中的pH值(氢离子浓度指数)控制为处于弱酸性区域(例如，pH5.0～6.8)的时间，草酸水溶液为弱酸性时，停止运转碳酸气溶液制造装置21。

这样，上述超声波作用于电极25a，26a产生的碳酸气的气泡上，上述气泡就会破裂并形成微小气泡，同时将上述微小气泡溶解于草酸水溶液中。

根据如上所述的本实施方式，电极为薄板状，将由阳极侧和阴极侧的两组电极25a，25b，26a，26b构成的电极组25，26设置多个，因而可大量产生碳酸气。

另外，在电极组25，26之间设置超声波振动子4b，所以将超声波有效且均匀地作用于电极25a，26a产生的碳酸气的气泡上，可形成微小气泡。因此，可有效制造溶解有大量微小气泡的碳酸气溶液。

另外，在本实施方式中，也可以通过控制pH值，电解草酸水溶液至弱酸性。电解弱酸性的草酸水溶液时，pH值每向碱性接近1个数值时，在阳极产生的二氧化碳就会增加10倍，因而草酸水溶液中的二氧化碳就会产生从10万倍至100万倍的量，在只产生上述量时，草酸水溶液中就可得到作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。因此，如果能够得到所需碳酸气气泡粒径，也可以不需要超声波发生装置4。

而且，在本实施方式的碳酸气溶液制造装置1中，也可以切换pH值测定器11的开关到测定电解槽内的草酸水溶液的氧化还原电位，在电解电解槽内的草酸水溶液的工序中，测定碳酸气溶液的氧化还原电位，以上述氧化还原电位为基准，控制草酸水溶液的电解。

草酸水溶液的氧化还原电位在电解之前具有正电位(例如，+300～500毫伏)，随着草酸水溶液的电解，在草酸水溶液中产生负的电子，向负电位侧推移。

最后，负的氧化还原电位变为一特定值，不再向更负的电位推移，所以可以上述特定值为标准，进行草酸水溶液的电解。

在本实施方式中，也可以不需要施加超声波，通过测定pH值和氧化还原电位，可制造具有作为碳酸泉特征的在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果的碳酸水。

根据如上所述的本实施方式，电极为薄板状，将由阳极侧和阴极侧的两组电极25a，25b，26a，26b构成的电极组25，26设置多个，所以可大量产生碳酸气。

另外，在电极组25，26之间设置超声波振动子4b，所以可将超声波有效且均匀地作用于电极25a，26a产生的碳酸气的气泡上，可形成微小气泡。因此，可有效制造溶解有大量微小气泡的碳酸气溶液。

图5和图6分别是具有两组电极组25，26的碳酸气溶液制造装置21的其它实施方式示意图。

图5和图6所示的碳酸气溶液制造装置21A和21B与碳酸气溶液制造装置21的相同部分以相同符号标记，因而省略对相同部分的说明。

图5所示的实施方式的碳酸气溶液制造装置21A具有两个超声波振动子4b，4b，所述超声波振动子4b，4b设置在电解槽主体2a的相向的内壁侧。因此，使与超声波振动子4b，4b接近的电极25b，26b成为阳极，从上述阳极25b，26b产生碳酸气。

图6所示的另外的实施方式的碳酸气溶液制造装置21B中，超声波振动子4b横向设置在电解槽主体2a的底部，因此，可以将电极25a，26a作为阳极产生碳酸气，也可以将电极25b，26b作为阳极产生碳酸气。

下面进一步具体说明实施例所示的本发明，但是本发明并不限定在这些实施例。

实施例1

本实施例作为制造碳酸气溶液的实验，将0.1摩尔/升的草酸水溶液填充在电解槽2中，利用超声波发生装置4(トミ一精工制，型号UD-200)产生60分钟超声波的同时，利用电解装置3进行电解。另外，使用薄层色谱用的电解槽作为电解槽2。

超声波发生装置4的频率是20kHz，此时的流过电流是300毫安，电解装置3的施加电压是10伏。

另外，测定制造的碳酸气溶液中含有的碳酸气微小气泡的平均粒径，其结果为3930纳米。

上述粒径测定中使用了准弹性光散射光度计(大冢电子株式会社制，型号ELS-8000)。另外，还使用上述准弹性光散射光度计测定了散射强度。散射强度是表示碳酸气溶液中含有碳酸气微小气泡的浓度的指标，测定了两次，第一次为55969±21321，第二次为60471±17456。

为了比较，测定了含有1000ppm碳酸气的碳酸泉的碳酸气微小气泡的粒径和散射强度。其结果为，平均粒径是4327纳米，第一次的散射强度是12042±4433，第二次的散射强度是10004±1390。上述碳酸泉是利用三菱レ一ヨン株式会社制的碳酸泉制造装置(C.C.Carbo)制造的。

上述结果示于表1。

表1

如上表所述，利用本发明的碳酸气溶液制造装置制造的碳酸气溶液中的微小气泡的平均粒径与碳酸泉中的平均粒径几乎相同或略小。

另外，碳酸气溶液的散射强度比碳酸泉的散射强度更大。因此，可以预见，碳酸气溶液中含有的碳酸气的微小气泡的浓度比碳酸泉中的更大。另外，因为不会如在碳酸泉制造方法中一样将大量的利用碳酸气高压钢瓶加压的碳酸气排放到大气中，因而，还对环境有利。

另外，把手放入利用上述实验制造的碳酸水中5分钟，观察手上附着的气泡状态和皮肤红润程度时，可观察到浸入碳酸水中的手的整体表面上慢慢附着有微细气泡，而且5分钟后将浸入碳酸水中的手从碳酸水中取出，在室温中观察时，可确认仅浸入碳酸水中的部分(仅浸在水面以下的部分)明显变红。

作为比较例，将手浸入利用三菱レ一ヨン株式会社制的碳酸泉制造装置(C.C.Carbo)制造的碳酸泉中5分钟，观察手的皮肤状态，同样可观察到在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。

利用三菱レ一ヨン株式会社制的碳酸泉制造装置(C.C.Carbo)制造的碳酸泉是1000ppm，为了得到相同效果，在本发明中的碳酸气浓度也设计为1000ppm。

电解时间越长，上述碳酸气浓度越高，但是如果仅制造出具有治疗效果的400ppm的碳酸气浓度，则电解时间很短也是可以的。

实施例2

本实施例作为利用图2至图4所示的实施方式的碳酸气溶液制造装置21制造碳酸气溶液的实验，将0.1摩尔/升的草酸水溶液3升填充在电解槽2中，利用超声波发生装置4(トミ一精工制，型号UD-200)产生75分钟超声波的同时，利用电解装置3进行电解。

另外，使用薄层色谱用的电解槽作为电解槽2。

超声波发生装置4的频率是20kHz，电解装置3的电流是1安培的恒电流。

另外，测定制造的碳酸气溶液中含有的碳酸气的散射强度，其结果是294238±563470。上述散射强度测定中使用了准弹性光散射光度计(大冢电子株式会社制，型号ELS-8000)。

与表1中作为比较例测定的利用三菱レ一ヨン株式会社制的碳酸泉制造装置(C.C.Carbo)制造的碳酸泉的散射强度相比较，上述散射强度接近于其30倍，因而，碳酸气溶液中溶解有这部分碳酸气。

另外，将手浸入上述碳酸气溶液中5分钟，观察手的皮肤状态，就可观察到在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果。

因此，使用上述碳酸水，就可引起毛细血管床增加及扩张，促进改善皮肤的血液循环。

另外，根据本实施例，因为不会如在碳酸泉制造方法中一样将大量的利用碳酸气高压钢瓶加压的碳酸气排放到大气中，因而，还对环境有利。

实施例3

本实施例作为制造碳酸气溶液的实验，将0.1摩尔/升的草酸水溶液3升填充在电解槽2中，电解40分钟。利用pH值测定器11测定碳酸气溶液的pH值(氢离子浓度指数)，其结果如图7所示。

本实施例中只进行电解，没有施加超声波，流过电解装置3的电流是1安培的恒电流。

如图7所示，填充在上述电解槽2内的草酸水溶液最初是强酸，电解上述草酸水溶液时，随着电解的进行，pH值就会上升，逐渐变为强碱。

另外，在如上制造的碳酸气水溶液处于弱酸性区域时，停止电解，取出弱酸性碳酸气溶液，将手浸入5分钟，观察手上附着的气泡状态和皮肤红润程度，可观察到浸入碳酸水中的手的整体表面上慢慢附着有微细气泡，而且5分钟后将浸入碳酸水中的手从碳酸水中取出，在室温中观察时，可确认仅浸入碳酸水中的部分(仅浸在水面以下的部分)明显变红。

实施例4

本实施例作为制造碳酸气溶液的实验，使用如图2所示的装置将0.2摩尔/升的草酸水溶液3升填充在电解槽2中，电解30分钟，测定氧化还原电位。本实施例中只进行电解，没有施加超声波，流过电解装置3的电流是4.54安培的恒电流。

其结果示于表2。

表2

时间(分钟)	氧化还原电位(毫伏)
		00.51234567891015202530	+468+297+33+17-139-256-259-258-259-259-259-258-258-260-262-265

本实施例中，电解约5分钟时，达到约-258毫伏，氧化还原电位不再变化，将手浸入电解30分钟的碳酸水中5分钟，观察手上附着的气泡状态和皮肤红润程度，可观察到浸入碳酸水中的手的整体表面上慢慢附着有微细气泡，而且5分钟后将浸入碳酸水中的手从碳酸水中取出，在室温中观察时，可确认仅浸入碳酸水中的部分(仅浸在水面以下的部分)明显变红。

工业实用性

根据本发明，不需要如碳酸泉制造方法中的散气设备、碳酸气高压钢瓶、气体分离器、压缩机等机器，利用电解装置电解填充在电解槽内的草酸水溶液使其产生碳酸气的同时利用超声波发生装置将超声波作用于产生的碳酸气气泡上使其形成微小气泡，将上述微小气泡溶解在草酸水溶液中，因而可容易且低成本地而且不必将不需要的碳酸气排放到大气中对环境有利地制造溶解有微小气泡的碳酸气溶液。

另外，根据本发明，将填充在电解槽内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气的同时利用超声波发生装置将超声波作用于产生的碳酸气气泡上使其形成微小气泡，通过将上述超声波强度设为特定值，可将碳酸气的微小气泡控制在一定粒径范围，可制造溶解有一定大小碳酸气气泡的草酸水溶液，因而能够只制造所需量的引起毛细血管床的增加以及扩张并促进皮肤的血液循环改善的碳酸泉。

另外，以溶解有如上述制造的碳酸气微小气泡的草酸水溶液作为主成分的碳酸水，可得到在皮肤表面有无数水气泡和皮肤红润的特有效果，而且可引起毛细血管床的增加以及扩张、促进皮肤血液循环的改善。

Claims (7)

1.一种碳酸气溶液的制造方法，其特征在于，通过在电解槽内的电极之间施加直流电压，将填充在电解槽内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气的同时将超声波施加到草酸水溶液中，将产生的碳酸气的气泡形成为微小气泡，将上述微小气泡溶解在草酸水溶液中。

2.如权利要求1所述的碳酸气溶液的制造方法，其特征在于，在将电解槽内的草酸水溶液进行电解的工序中，测定碳酸气溶液的pH值，以所述pH值为基准，控制对草酸水溶液的电解。

3.如权利要求2所述的碳酸气溶液的制造方法，其特征在于，在填充有草酸水溶液的电解槽的一部分中预先放入加有少量甲基红指示剂以确认颜色的容器，观察容器内的指示剂的颜色，以控制电解。

4.如权利要求2所述的碳酸气溶液的制造方法，其特征在于，当草酸水溶液的pH值处于弱酸性的区域时，停止对草酸水溶液的电解。

5.如权利要求4所述的碳酸气溶液的制造方法，其特征在于，所述弱酸性的区域的pH为5.0～6.8。

6.一种碳酸气溶液的制造装置，其特征在于，该制造装置具有：电解槽，其填充有草酸水溶液；电解装置，其将所述电解槽内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气；超声波发生装置，其设置成可施加超声波至电解槽内的电极配置区域且可利用超声波的作用将产生的碳酸气的气泡形成为微小气泡，将上述微小气泡溶解于草酸水溶液中；在电解槽中设置有用于测定草酸水溶液pH值的pH值测定器；所述电解装置的电极被形成为线圈状，在所述线圈状电极内侧插入所述超声波发生装置的超声波振动子。

7.一种碳酸气溶液的制造装置，其特征在于，该制造装置具有：电解槽，其填充有草酸水溶液；电解装置，其将所述电解槽内的草酸水溶液进行电解使其产生碳酸气；超声波发生装置，其设置成可施加超声波至电解槽内的电极配置区域且可利用超声波的作用将产生的碳酸气的气泡形成为微小气泡，将上述微小气泡溶解于草酸水溶液中；在电解槽中设置有用于测定草酸水溶液pH值的pH值测定器；所述电极被形成为薄板状，设置有多个由阳极侧的一个所述电极和阴极侧的一个所述电极构成的电极组，而且所述电极组被设置成阳极侧相向的同时，将超声波振动子插入电极组的阳极侧。

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