DE60126601T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von kohlensäurehaltigem wasser - Google Patents

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Hiroki Sakakibara
Yuichi Nagai-shi MORIOKA
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Michio Kanno
S. Nagoya-shi TAKEDA
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Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser, das mit einem Kohlensäuregas lösenden Gerät und einer Umwälzpumpe zum Umwälzen von Wasser in einem Wassertank durch das Kohlensäuregas lösende Gerät ausgerüstet ist, um Kohlensäuregas, das in das Kohlensäuregas lösende Gerät gespeist wird, bei der Verwendung des Herstellungsgerätes für kohlenstoffhaltiges Wasser in dem Wasser zu lösen.
  • Hintergrundstand der Technik
  • Es wird angenommen, dass kohlenstoffhaltiges Wasser effektiv zur Behandlung von regressiven Krankheiten und peripheren Durchblutungsstörungen ist. Zum Beispiel gibt es ein Verfahren, bei dem Kohlensäuregas in der Form von Blasen in ein Bad geleitet wird (Sprudelverfahren – bubbling method), als ein Verfahren zum künstlichen Herstellen kohlenstoffhaltigem Wassers. Jedoch ist das Lösungsverhältnis niedrig und die Lösungszeit in diesem Verfahren ist lang. Weiter gibt es ein chemisches Verfahren, in dem ein Karbonatsalz mit einer Säure in Reaktion gebracht wird (chemisches Verfahren). Jedoch ist es notwendig, in großem Umfang chemische Materialien hinzuzufügen und es ist bei diesem Verfahren unmöglich, Klarheit zu behalten. Darüber hinaus gibt es ein Verfahren, bei dem heißes Wasser und ein Kohlensäuregas in einem Tank für einen Zeitraum eingeschlossen werden, während dieser unter Druck gesetzt wird (Druckverfahren). Jedoch wächst die Größe des Gerätes bei diesem Verfahren auf unpraktische Art und Weise.
  • Gegenwärtig kommerziell vertriebene Geräte zum Herstellen kohlenstoffhaltigen Wassers sind gewöhnlich zum Herstellen eines kohlenstoffhaltigen Wassers mit einer niedrigen Konzentration an Kohlensäuregas, die ungefähr 100 bis 140 mg/L beträgt. Die Geräte weisen keine Vorrichtung zum Steuern der Konzentration des Kohlensäuregases auf.
  • Andererseits offenbart die offen gelegte Japanische Patentanmeldung (JP-A) Nr. 2-279158 ein Verfahren, bei dem Kohlensäuregas durch eine semi-permeable Hohlfasermembran gespeist wird und von heißem Wasser absorbiert wird. Weiter offenbart JP-A Nr. 8-215270 ein Verfahren, bei dem ein pH-Sensor in einem Bad angebracht ist, und die Zuführrate eines Kohlensäuregases zu einem Kohlensäuregas lösenden Gerät gesteuert wird, um die Konzentration des Kohlensäuregases des Wassers in dem Bad bei einem konstanten Pegel aufrecht zu erhalten. Darüber hinaus offenbart die Internationale Veröffentlichung Nr. 98/34579 ein Verfahren, bei dem Konzentrationsdaten des Kohlensäuregases eines hergestellten kohlensäurehaltigen Wassers aus dem pH-Wert des kohlenstoffhaltigen Wassers und der Basizität des Rohwassers berechnet werden, und die Abgaberate des Kohlensäuregases derart gesteuert wird, dass die Konzentration des Kohlensäuregases ein beabsichtigter Wert wird. Dies sind Verfahren, bei denen ein kohlenstoffhaltiges Wasser durch einmaliges Durchleiten von Rohwasser in dem Kohlensäuregas lösenden Gerät erzeugt wird, das mit einer hohlen Membran ausgerüstet ist und das Gerät wird als Einpass-Typ-Gerät bezeichnet.
  • In dem Einpass-Typ-Gerät ist es notwendig, den Membranbereich der Hohlenfasermembran zu erhöhen oder den Druck des Kohlensäuregases zu erhöhen, um ein kohlenstoffhaltiges Wasser zu erzeugen, das eine hohe Konzentration aufweist, das bei physiologischen Effekten ausgezeichnet ist (z.B. Blutflusserhöhung). Falls jedoch der Membranbereich erhöht wird, erhöht sich die Größe des Gerätes und dieses veranlasst, dass die Kosten anwachsen. Falls der Gasdruck erhöht wird, wird das Lösungsverhältnis niedrig. Darüber hinaus ist es in dem Einpass-Typ-Gerät unabdingbar, ein Rohrleitungssystem und einen Schlauch zu betreiben, die zwischen dem Gerät und heißem Wasser verbinden, wie zum Beispiel Leitungswasser. Als ein Ergebnis ist in jedem Fall die Einstellung notwendig, dass das Gerät zur Verwendung an irgendwelchen Orten bewegt wird.
  • Andererseits kann kohlenstoffhaltiges Wasser mit einer hohen Konzentration effizient bei niedrigen Kosten durch ein so genanntes Zirkulations-Typ-Gerät hergestellt werden, in dem heißes Wasser in einem Bad mittels einer Umwälzpumpe durch ein Kohlensäuregas lösendes Gerät zirkuliert wird. Zusätzlich ist die Einstellung des Zirkulations-Typ-Gerätes sehr einfach, da dieses keine verbindenden Arbeiten wie in dem Einpass-Typ-Gerät erfordert und da dieses lediglich durch Füllen eines Bades mit heißem Wasser und Anbringen eines Zirkulationsschlauchs für kohlenstoffhaltiges Wasser des Gerätes in dem Bad fertig gestellt wird. Die Beispiele derartiger Zirkulations-Typ-Geräte für kohlenstoffhaltiges Wasser umfassen in JP-A Nr. 8-215270 und 8-215271 offenbarte Geräte.
  • Unter einer Bedingung, bei der kohlenstoffhaltiges Wasser mit einer gewünschten Konzentration eines Kohlensäuregases in das Bad gefüllt wird, wird das Kohlensäuregas in dem kohlenstoffhaltigen Wasser verdampft und dieses resultiert darin, die Konzentration des Kohlensäuregases graduell zu verringern. Diese Tendenz hängt von der Größe des Bades ab. Wenn insbesondere ein großes Bad für eine Menge an Leuten mit kohlenstoffhaltigem Wasser gefüllt wird, ist seine Verdampfungsmenge groß und die Konzentration des Kohlensäuregases wird schnell vermindert. In dem großen Bad für eine Menge an Leuten wird das heiße Wasser oft durch ein Filtrationsgerät zum Reinigen des heißen Wassers zirkuliert, selbst wenn das Bad verwendet wird. Jedoch wird das Kohlensäuregas in einer großen Menge bei dem Filtrationsgerät verdampft, falls das kohlenstoffhaltige Wasser in ein derartiges Zirkulations-Typ-Bad gefüllt wird, in dem das Wasser durch das Filtrationsgerät zirkuliert wird.
  • Das Verfahren, bei dem die Zuführmenge an Kohlensäuregas basierend auf dem pH-Wert gesteuert wird, erzeugt einen relativ großen Berechnungsfehler bei der Konzentration des Kohlensäuregases in dem resultierenden kohlenstoffhaltigen Wasser. Daher ist es notwendig, eine automatisch korrigierende Funktion zu dem pH-Sensor zum Unterdrücken des Berechnungsfehlers von diesem innerhalb von ±0.05 hinzuzufügen. Dies erfordert eine komplizierte Steuerung und erhöht die Größe des Gerätes und die Kosten. Zusätzlich sollte die Basizität des Rohwassers (z.B. Leitungswasser) gemessen werden, um genau die Konzentration des Kohlensäuregases zu steuern.
  • Die Beispiele von Kohlensäuregas Herstellungsgeräten umfassen so genannte Einpass-Typ-Geräte wie in JP-A Nr. 2-279158 und der Internationalen Veröffentlichung Nr. 98/34579 offenbart, in denen kohlenstoffhaltiges Wasser durch einmaliges Durchleiten von Rohwasser in einem Kohlensäuregas lösenden Gerät erzeugt wird, das mit einer Hohlfasermembran ausgerüstet wird und so genannte Zirkulations-Typ-Geräte wie in JP-A Nrn. 8-215270 und 8-215271 offenbart, in denen heißes Wasser in einem Bad durch ein Kohlensäuregas lösendes Gerät mittels einer Umwälzpumpe zirkuliert wird. In einem Gerät jeden Typs wird Wasser als Abfluss an den äußeren Teilen der Hohlfasermembran gesammelt. Das Abflusswasser ist eines, das durch die Membran von dem Hohlteil der Hohlfasermembran durchgedrungen ist oder eines, das durch Kondensation von Dampf erzeugt wird, der durch die Membran von dem Hohlteil durchgedrungen ist. Wenn der Abfluss in Kontakt mit der Oberfläche der Membran kommt, wird die Oberfläche verstopft und die Gasdurchlässigkeit kann nicht effizient durchgeführt werden. In herkömmlichen Geräten öffnet ein Bediener geeignet ein Abflussventil, um den an den Außenteilen der Hohlfasermembran gesammelten Abfluss abzuführen.
  • Es ist herkömmlich ein Fußbad eines kohlenstoffhaltigen Wassers bekannt, das eine Verbesserung in physiologischen Funktionen von Füßen beabsichtigt. In dem herkömmlichen Fußbad ist es notwendig, dass das Fußbad mit einem zuvor hergestellten kohlenstoffhaltigen Wassers gefüllt wird oder dass ein kohlenstoffhaltiges Wasser aus heißem Wasser, das in das Bad gefüllt wird, durch Verwenden eines anderen Gerätes erzeugt wird. Diese Operationen sind zur Verwendung kompliziert. Insbesondere weist ein Fußbad eines portablen Typs einen Vorteil auf, dass die Fußbadbehandlung einfach durchgeführt werden kann, ohne Orte auszuwählen, wobei jedoch der Vorteil durch die Operationen zum Herstellen des kohlenstoffhaltigen Wassers beschränkt ist.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die folgende Erfindung betrifft ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser wie anfänglich beschrieben und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe eine positive Verdrängung messende Pumpe mit einer selbst saugenden Fähigkeit ist. Eine Ausführung in der Beschreibung kann kohlenstoffhaltiges Wasser, das eine gewünschte Konzentration eines Kohlensäuregases (insbesondere eine derart hohe Konzentration, dass physiologische Effekte erhalten werden) aufweist, durch einen einfachen Betrieb bei niedrigen Kosten erzeugen.
  • Die Beschreibung betrifft ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser, das mit einem Kohlensäuregas lösenden Gerätes und einer Umwälzpumpe ausgerüstet ist, wobei Wasser in einem Wassertank durch das Kohlensäuregas lösende Gerät durch die Umwälzpumpe zirkuliert wird und ein Kohlensäuregas zu dem Kohlensäuregas lösenden Gerät zugeführt wird, um das Kohlensäuregas in dem Wasser zu lösen und das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Umwälzpumpe eine positive Verdrängung messende Pumpe mit einer selbst saugenden Fähigkeit ist und ein Herstellungsverfahren für kohlenstoffhaltiges Wasser, das Zirkulieren von Wasser in einem Wassertank durch ein Kohlensäuregas lösendes Gerät mittels einer Umwälzpumpe und ein Zuführen eines Kohlensäuregases zu dem Kohlensäuregas lösenden Gerät umfasst, um das Kohlensäuregas in dem Wasser zu lösen und das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein positive Verdrängung messende Pumpe mit einer selbst saugenden Fähigkeit als Umwälzpumpe verwendet wird.
  • Hinsichtlich herkömmlicher Zirkulations-Typ-Geräte für kohlenstoffhaltiges Wasser offenbart JP-A Nr. 8-215270 keine Untersuchung darüber, welche Art von Umwälzpumpe zur Herstellung von kohlenstoffhaltigem Wasser geeignet ist. JP-A Nr. 8-215270 offenbart eine Unterwasserpumpe, die als Umwälzpumpe verwendet wird. Jedoch ist ein Sprudeln des zirkulierten kohlenstoffhaltigen Wassers bedeutend durch Verwirbelungspumpen verursacht, wie zum Beispiel die Unterwasserpumpe, wenn das kohlenstoffhaltige Wasser eine hohe Konzentration aufweist und das Sprudeln kann die Pump-Ausstoßmenge und den Pumpenkopf verringern. Im schlimmsten Fall drehen die Schaufeln der Pumpe oftmals leer, so dass es unmöglich wird, das kohlenstoffhaltige Wasser zu zirkulieren.
  • Andererseits kann gemäß der Beschreibung kohlenstoffhaltiges Wasser erfolgreich zirkuliert werden, selbst falls das kohlenstoffhaltige Wasser eine hohe Konzentration aufweist, da eine positive Verdrängung messende Pumpe mit einer selbst ansaugenden Fähigkeit verwendet wird. Daraus resultiert, dass ein Wassertank mit kohlenstoffhaltigem Wasser mit einer hohen Konzentration gefüllt werden kann.
  • Für ein besseres Verstehen der vorliegenden Erfindung und um zu zeigen, wie das Gleiche ausgeführt werden kann, wird nun mittels eines Beispiels auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
  • 1 ein Flussbild ist, das ein Beispiel zeigt, das ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser vom Zirkulations-Typ gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • 2 ein schematisches Diagramm ist, das ein Beispiel einer komplexen Dreischicht-Hohlfasermembran zeigt.
  • 3 ein Flussbild ist, das ein Beispiel zeigt, das ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser vom Zirkulations-Typ gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • 4 ein Graph ist, der eine Korrelation zwischen der Zirkulationszeit und der Konzentration des Kohlensäuregases im Beispiel A1 zeigt.
  • 5 ein Flussbild ist, das schematisch ein Beispiel einer Anwendung für ein Herstellungs- und Zuführsystem von kohlenstoffhaltigem Wasser zeigt.
  • 1 ist ein Flussbild, das ein Beispiel unter Verwendung eines Herstellungsgerätes für kohlenstoffhaltiges Wasser vom Zirkulations-Typ gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt. In diesem Beispiel wird heißes Wasser in dem Bad (Wassertank) 11 zirkuliert. Die Temperatur des Wassers in dem Bad ist nicht besonders eingeschränkt. Hier sind Temperaturen um eine Körpertemperatur herum oder niedriger vorzuziehen, um physiologische Effekte von kohlenstoffhaltigem Wasser zu manifestieren und keine zusätzliche Last auf den Körper und erkrankten Teil auszuüben. Insbesondere sind Temperaturen von 32 bis 42°C vorzuziehen.
  • In diesem Beispiel wird Wasser in dem Bad 11 zirkuliert. Anwenden der Ausführung auf ein Bad ist ein sehr nützliches Beispiel. Jedoch ist die vorliegende Ausführung nicht darauf begrenzt. Die Ausführung kann auf einen Wassertank mit Ausnahme eines Bades angewendet werden, der mit einem kohlenstoffhaltigen Wasser gefüllt werden sollte, das eine gewünschte Konzentration aufweist, wie zum Beispiel einem Wasserspeichertank und einem Speisewassertank.
  • Ein Wasser, das einem Zirkuliert werden unterzogen wird, ist nicht besonders eingeschränkt. wenn Wasser, das vor einer Zirkulation überhaupt kein Kohlensäuregas enthält, zirkuliert wird, wird kohlenstoffhaltiges Wasser zirkuliert, das graduell die Konzentration des Kohlensäuregases erhöht. Darüber hinaus kann eine höhere Konzentration des Kohlensäuregases ebenso durch Zirkulieren eines kohlenstoffhaltigen Wassers wieder gewonnen werden, das eine verminderte Konzentration an Kohlensäuregas aufweist.
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel wird Wasser in dem Wasserbad 11 von einer Umwälzpumpe 1 aufgesogen und in das Kohlensäuregas lösende Gerät 3 über den Vorfilter 2 zum Einfangen von Abfall in dem heißen Wasser eingeführt und wieder an das Bad 11 zurückgegeben. Andererseits wird Kohlensäuregas von dem Kohlensäuregaszylinder 4 über das Druck reduzierende Ventil 5 und das Magnetventil 6, das ein Absperrventil für Kohlensäuregas darstellt, zu dem Kohlensäuregas lösenden Gerät 3 zugeführt.
  • Das Kohlensäuregas lösende Gerät 3 ist ein Kohlensäuregas lösendes Gerät vom Membrantyp, das aus einem Membran-Modul gebildet wird, das eine installierte Hohlfasermembran aufweist. In diesem Beispiel wird Kohlensäuregas, das in das Kohlensäuregas lösende Gerät 3 geleitet wird, auf die äußere Oberfläche der Hohlfasermembran geführt. Andererseits fließt Heißwasser, das in das Kohlensäuregas lösende Gerät 5 geführt wird, in einen hohlen Teil der Hohlfasermembran. Hier kommt ein Kohlensäuregas auf der äußeren Oberfläche der Hohlfasermembran mit heißem Wasser, das in einem hohlen Teil der Hohlfasermembran fließt, über eine Membranoberfläche in Kontakt, ein Kohlensäuregas wird in heißem Wasser gelöst, um kohlenstoffhaltiges Wasser zu erzeugen und dieses kohlenstoffhaltige Wasser wird in das Bad 11 geführt. Durch dieses Zirkulieren heißen Wassers in dem Bad 11 durch die Umwälzpumpe 1 für eine optionale Zeit wird kohlenstoffhaltiges Wasser mit einer hohen Konzentration an Kohlensäuregas in das Bad 11 gefüllt. Wenn Kontakt und Lösung eines Kohlensäuregases über einer Membranoberfläche eines Membran-Moduls wie in diesem Beispiel durchgeführt werden, kann ein Gas-Flüssigkeits-Kontaktbereich erhöht werden und ein Kohlensäuregas kann mit hoher Effizienz gelöst werden. Als ein derartiges Membran-Modul kann zum Beispiel ein Hohlfasermembran-Modul, ein Plattenmembran-Modul und ein Modul vom Spiraltyp verwendet werden. Insbesondere kann ein Hohlfasermembran-Modul ein Kohlensäuregas mit höchster Effizienz lösen.
  • Heißes Wasser in dem Bad 11 bekommt eine erhöhte Konzentration an Kohlensäuregas im Lauf der Zeit der Zirkulation. Wenn derartige Korrelationsdaten zwischen der Zirkulationszeit und der Konzentration an Kohlensäuregas zuvor gemessen werden, kann, falls die beabsichtigte Konzentration an Kohlensäuregas und ein Speisedruck des Kohlensäuregases bestimmt sind, eine notwendige Zirkulationszeit bestimmt werden. Jedoch können die Korrelationsdaten nicht verwendet werden, falls die Zirkulationswassermenge nicht immer konstant ist, daher ist es notwendig, eine messende Pumpe als die Umwälzpumpe 1 zu verwenden. Jedoch kann gemäß dem Wissen der gegenwärtigen Erfinder selbst in dem Falle von messenden Pumpen eine Spiralpumpe und Ähnliches keine Verwendung von Korrelationsdaten bereitstellen, da die Pumpen-Flussrate ebenso durch eine Änderung eines Kopfes variiert, wie z.B. Verstopfen eines Vorfilters. Wenn zusätzlich kohlenstoffhaltiges Wasser eine hohe Konzentration aufweist, wird eine Pumpe durch Blasen gestoppt.
  • Dann werden gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung stabile Zirkulation und eine immer konstante Zirkulationswassermenge durch Verwenden einer positiven Verdrängung messenden Pumpe mit einer selbst saugenden Fähigkeit als die Umwälzpumpe 1 realisiert. Diese positive Verdrängung messende Pumpe hat eine selbst saugende Fähigkeit, durch die eine Aktivierung in dem anfänglichen Betrieb ohne Saugen durchgeführt werden kann. Zusätzlich kann, obwohl kohlenstoffhaltiges Wasser dazu tendiert, Blasen zu erzeugen, wenn seine Konzentration anwächst, diese positive Verdrängung messende Pumpe Wasser stabil befördern, selbst unter einer blasenreichen Bedingung.
  • Diese positive Verdrängung messende Pumpe ist sehr effektiv, insbesondere wenn Korrelationsdaten zwischen der Zirkulationsflussrate der positive Verdrängung messenden Pumpe, dem Gasspeisedruck bei einer Wassermenge in einem Tank, der Konzentration an Kohlensäuregas des kohlenstoffhaltigen Wassers in einem Wassertank und der Zirkulationszeit zuvor aufgezeichnet werden und beim Herstellen kohlenstoffhaltigen Wassers die Zirkulationszeit basierend auf den oben erwähnten Korrelationsdaten gesteuert wird, um eine Konzentration an Kohlensäuregas des kohlenstoffhaltigen Wassers in einem Wassertank in dem Bereich von 600 mg/L bis 1400 mg/L zu erhalten.
  • Als die positive Verdrängung messende Pumpe mit einer selbst saugenden Fähigkeit werden zum Beispiel eine Membranpumpe, eine Schraubenpumpe, eine Schlauchpumpe und eine Kolbenpumpe aufgezählt. Unter den letzten, kommerziell verfügbaren Produkten ist eine Membranpumpe vom Standpunkt des Preises, der Fähigkeit, der Größe und Ähnlichem optimal. Insbesondere kann zum Beispiel eine 3-Kopf-Membranpumpe, hergestellt von SHURflo (US), eine 5-Kopf-Membranpumpe, hergestellt von Aquatec Water System (US), eine 4-Kopf-Membranpumpe, hergestellt von FLOJET (US), und Ähnliches verwendet werden. Diese kommerziell verfügbaren Produkte werden gewöhnlicher Weise als eine Vorpumpe in einem Getränkefiltrationsgerät vermarktet. Diese kommerziell verfügbaren Produkte weisen nämlich keine Beziehung mit einem Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser auf.
  • Der Druck des Kohlensäuregases, das zu dem Kohlensäuregas lösenden Gerät 3 geführt wird, wird durch das Druck verringernde Ventil 5 eingestellt. Wenn dieser Druck niedriger ist, wird eine Erzeugung eines nicht gelösten Gases an dem Kohlensäuregas lösenden Gerätes 3 unterdrückt und die Lösungseffizienz ist höher. Die Kohlensäuregas-Permeation durch eine Hohlfasermembran in dem Kohlensäuregas lösenden Gerät 3 ist im Verhältnis zu dem Speisedruck des Kohlensäuregases und wenn der Druck höher ist, ist die Permeationsmenge höher. Aus diesen Punkten heraus zu urteilen und da, wenn der Kohlensäuregasdruck niedriger ist, die Herstellungszeit länger ist, beträgt der Druck geeigneter Weise ungefähr 0,01 bis 0,3 MPa.
  • Die Kohlensäuregas-Absorptionsmenge des zirkulierenden heißen Wassers hängt ebenso von der Konzentration des Kohlensäuregases und der Zirkulationswassermenge des heißen Wassers ab und wenn ein Kohlensäuregas über die Absorptionsmenge hinaus zugeführt wird, wird ein nicht gelöstes Gas gebildet.
  • Wenn eine Hohlfasermembran in dem Kohlensäuregas lösenden Gerät verwendet wird, kann jedes Material als diese Hohlfasermembran verwendet werden, vorausgesetzt diese ist ausgezeichnet in einer Gas-Permeabilität und eine poröse Membran oder eine nicht-poröse Gas-Permeabilitätsmembran (hiernach abgekürzt als „nicht-poröse Membran") können verwendet werden. Als die porösen Hohlfasermembranen sind diejenigen vorzuziehen, die einen Durchmesser der offenen Poren auf ihrer Oberfläche von 0,01 bis 10 μm aufweisen. Eine Hohlfasermembran, die eine nicht-poröse Membran enthält, wird ebenso geeignet verwendet. Die am meisten vorzuziehende Hohlfasermembran ist eine komplexe Hohlfasermembran einer Dreischicht-Struktur mit einer nicht-porösen Schicht in Form einer dünnen Membran, deren beide Seiten mit porösen Schichten geschichtet sind. Als spezifisches Beispiel wird zum Beispiel eine komplexe Dreischicht-Hohlfasermembran (MHF, Firmenname) erwähnt, hergestellt von Mitsubishi Rayon Co. Ltd.. 2 ist eine schematische Ansicht, die ein Beispiel einer derartigen komplexen Hohlfasermembran zeigt. In dem in 2 gezeigten Beispiel wird eine nicht-poröse Schicht 19 als eine sehr dünne Membran gebildet, die ausgezeichnet in einer Gas-Permeabilität ist und poröse Schichten 20 werden auf ihren beiden Oberflächen gebildet, um die nicht-poröse Schicht 19 zu schützen, so dass diese nicht verletzt wird.
  • Hier ist die nicht-poröse Schicht (Membran) eine Membran durch die ein Gas mittels eines Mechanismus von Lösung und Diffusion in ein Membransubstrat eindringt und irgendeine Membran kann verwendet werden, vorausgesetzt diese enthält im Wesentlichen keine Poren, durch die ein Gas in der Form eines Gas-artigen Knudsen-Flusses an Molekülen eindringen kann. Wenn diese nicht-poröse Membran verwendet wird, kann ein Gas zugeführt und gelöst werden, ohne ein Kohlensäuregas in der Form von Blasen in heißes Wasser abzuführen, daher ist eine effiziente Lösung möglich, zusätzlich kann ein Gas einfach unter ausgezeichneter Steuerung bei jeder Konzentration gelöst werden. Weiter gibt es keinen Gegenstrom, der selten im Falle einer porösen Membran auftritt, nämlich heißes Wasser fließt nicht gegen die Gaszuführende Seite durch die dünnen Poren.
  • Die Dicke einer Hohlfasermembran liegt vorzugsweise bei 10 bis 150 μm. Wenn die Membrandicke 10 μm oder mehr beträgt, tendiert eine ausreichende Membranstärke dazu, gezeigt zu werden. Wenn 150 μm oder weniger, unterliegen eine ausreichende Kohlensäuregas-Permeationsgeschwindigkeit und Lösungseffizienz, gezeigt zu werden. Im Falle einer komplexen 3-Schicht-Hohlfasermembran ist die Dicke einer nicht-porösen Membran vorzugsweise von 0,3 bis 2 μm. Wenn die Membrandicke 0,3 μm oder mehr beträgt, verschlechtert sich die Membran nicht leicht und ein Leck aufgrund von Membranverschlechterung tritt nicht leicht auf. Wenn 2 μm oder weniger, unterliegen eine Kohlensäuregas-Permeationsgeschwindigkeit und eine Lösungseffizienz, gezeigt zu werden.
  • Wenn die Wasser leitende Menge pro Hohlfasermembran-Modul 0,2 bis 30 L/min beträgt und der Gasdruck 0,01 MPa bis 0,3 MPa beträgt, ist es vorzuziehen, dass der Membranbereich ungefähr 0,1 m2 bis 15 m2 beträgt.
  • Als das Membranmaterial einer Hohlfasermembran sind zum Beispiel Silicon-basierte, Polyolefin-basierte, Polyester-basierte, Polyamid-basierte, Polysulfon-basierte, Cellulose-basierte und Polyurethan-basierte Materialien und Ähnliches vorzuziehen. Als Material einer nicht-porösen Membran einer komplexen 3-Schicht-Hohlfasermembran sind Polyurethan, Polyethylen, Polypropylen, Poly4-Methylpenten-1, Polydimethylsiloxan, Polyehtylcellulose und Polyphenylenoxid vorzuziehen. Unter diesen offenbart Polyurethan eine ausgezeichnete Membran bildende Eigenschaft und stellt wenig eluierte Substanz bereit, weshalb es besonders vorzuziehen ist.
  • Der interne Durchmesser einer Hohlfasermembran liegt vorzugsweise von 50 bis 1000 μm. Wenn der Interne Durchmesser 50 μm oder mehr beträgt, verringert sich der Flussstrecken-Widerstand einer Flüssigkeit, die in einer Hohlfasermembran fließt, und ein Zuführen einer Flüssigkeit wird leicht. Wenn 1000 μm oder weniger, kann die Größe eines lösenden Gerätes vermindert werden, was einen Vorteil bei der Kompaktheit des Gerätes bereitstellt.
  • Wenn eine Hohlfasermembran in einem Kohlensäuregas lösenden Gerät verwendet wird, gibt es ein Verfahren, bei dem ein Kohlensäuregas zu einer Hohlseite einer Hohlfasermembran geführt wird und heißes Wasser an die Außenoberflächenseite geführt wird, um das Kohlensäuregas zu lösen und ein Verfahren, bei dem ein Kohlensäuregas zu der Außenoberflächenseite einer Hohlfasermembran geführt wird und heißes Wasser zu der Hohlseite geführt wird, um das Kohlensäuregas zu lösen. Unter diesen ist insbesondere das letztere Verfahren vorzuziehen, da ein Kohlensäuregas in einer hohen Konzentration in heißem Wasser ungeachtet der Form eines Membran-Moduls gelöst werden kann.
  • Als das Kohlensäuregas lösende Gerät, das in der Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ebenso dieses verwendet werden, das eine Gasdiffusionsvorrichtung aufweist, in der ein Gas diffundierender Teil, der aus einem porösen Körper besteht, an dem Boden in einem Kohlensäuregas lösenden Gerät eingerichtet ist. Das Material und die Form eines porösen Körpers, der an einem Gas lösenden Teil eingerichtet ist, können optional ausgewählt werden und es ist vorzuziehen, dass ein Leerstellenverhältnis, nämlich ein Volumenverhältnis an Leerstellen, die in dem porösen Körper selbst vorliegen, basierend auf dem gesamten porösen Körper von 5 bis 70 Vol% aufgewiesen wird. Zum weiteren Verbessern der lösenden Effizienz eines Kohlensäuregases ist das Aufweisen eines niedrigeren Leerstellenverhältnisses geeignet und das Aufweisen von einem Leerstellenverhältnis von 5 bis 40 Vol% ist vorzuziehender. Wenn das Leerstellenverhältnis 70% oder weniger beträgt, wird eine Flusssteuerung eines Kohlensäuregases leicht, die Gasflussrate kann geeignet vermindert werden, Blasen von einem Kohlensäuregas, das aus einem Gas diffundierenden Körper diffundiert, werden nicht groß und eine Lösungseffizienz vermindert sich nicht leicht. Wenn das Leerstellenverhältnis 5 Vol% oder mehr beträgt, kann eine ausreichende Zuführmenge an Kohlensäuregas aufrechterhalten werden und eine Lösung eines Kohlensäuregases, tendiert dazu, in einer relativ kurzen Zeit durchgeführt zu werden.
  • Der Durchmesser der Öffnungsporen auf der Oberfläche eines porösen Körpers liegt vorzugsweise von 0,01 bis 10 μm zur Steuerung der Flussrate eines diffundierten Kohlensäuregases und zur Bildung kleiner Blasen. Wenn der Porendurchmesser 10 μm oder weniger beträgt, wird die Größe einer Blase, die im Wasser aufsteigt, moderat klein und die Lösungseffizienz eines Kohlensäuregases wächst an. Wenn 0,01 μm oder mehr, wächst die Gasdiffusionsmenge im Wasser moderat an und selbst im Falle eines Erhaltens von kohlenstoffhaltigem Wasser einer hohen Konzentration, wird das Verfahren in einer relativ kurzen Zeit beendet.
  • Wenn ein poröser Körper, der in einem Gasdiffusionsteil einer Gas diffundierenden Vorrichtung angeordnet ist, einen großen Oberflächenbereich aufweist, können Blasen in einer großen Anzahl erzeugt werden, ein Kontakt zwischen einem Kohlensäuregas und Rohwasser schreitet effizient voran und ebenso tritt eine Lösung vor Bildung einer Blase auf, was zu einer verbesserten Lösungseffizienz führt. Daher ist, obwohl die Form eines porösen Körpers nicht bewertet wird, das Aufweisen eines größeren Oberflächenbereichs vorzuziehen. Als die Vorrichtung zum Erhöhen des Oberflächenbereichs werden unterschiedliche Methoden ins Auge gefasst, wie zum Beispiel eine Formation eines porösen Körpers in der Form eines Zylinders, eine Formation eines porösen Körpers in der Form einer flachen Platte und Bereitstellen von Unregelmäßigkeit auf ihrer Oberfläche und Ähnliches, jedoch ist es vorzuziehen, eine poröse Hohlfasermembran zu verwenden, insbesondere ist die Verwendung einer Menge von gebündelten, porösen Hohlfasermembranen effektiv.
  • Das Material eines porösen Körpers ist nicht besonders eingeschränkt, obwohl unterschiedliche Materialien, wie zum Beispiel Metalle, Keramiken und Plastik erläutert werden. Jedoch sind hydrophile Materialien nicht vorzuziehen, da heißes Wasser in eine Gas diffundierende Vorrichtung durch die Poren auf seiner Oberfläche eindringt, beim Stoppen eines Zuführens eines Kohlensäuregases.
  • Im Falle eines Zuführens eines Kohlensäuregases zu der Außenoberflächenseite einer Hohlfasermembran und Zuführens von heißem Wasser zu der Hohlseite, um das Kohlensäuregas zu lösen, kann ein Leitungssystem zum Gegenstromwaschen bereitgestellt werden. Wenn sich Kesselstein an einem vergießenden offenen Ende ansammelt, das ein Speiseanschluss für einen Hohlteil einer Hohlfasermembran ist, kann dieser Kesselstein relativ einfach durch Gegenstromwaschen beseitigt werden.
  • Hinsichtlich des erzeugten kohlenstoffhaltigen Wassers ist seine Konzentration an Kohlensäuregas nicht besonders eingeschränkt. Falls in dem oben beschriebenen Beispiel ein Wert einer gewünschten Konzentration an Kohlensäuregas in das Gerät eingegeben wird und heißes Wasser in dem Bad 11 durch die Umwälzpumpe 1 zirkuliert wird, steuert das Gerät die Zirkulationszeit automatisch in Abhängigkeit der gewünschten Konzentration an Kohlensäuregas, folglich wird kohlenstoffhaltiges Wasser mit einer gewünschten Konzentration an Kohlensäuregas in das Bad 11 gefüllt.
  • Jedoch ist es im Allgemeinen zum Erhalten medizinischer, physiologischer Effekte erforderlich, dass die Konzentration des Kohlensäuregases des kohlenstoffhaltigen Wassers 600 mg/L oder mehr beträgt. Von diesem Standpunkt beträgt die Konzentration an Kohlensäuregas des kohlenstoffhaltigen Wassers, das in der Ausführung der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, ebenso vorzugsweise 600 mg/L oder mehr. Wenn andererseits die Konzentration des Kohlensäuregases höher ist, vermindert sich die Lösungseffizienz eines Kohlensäuregases und bei einer gewissen Konzentration oder mehr erhöhen sich zusätzlich die physiologischen Effekte nicht oder vermindern sich. Aus diesem Standpunkt beträgt die obere Grenze der Konzentration des Kohlensäuregases geeignet ungefähr 1400 mg/L.
  • In dem Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser kann weiter ein Blasenerzeugungsgerät oder ein Einspritzgerät bereitgestellt sein. Das Blasenerzeugungsgerät erzeugt Blasen in einem Badewasser und das Einspritzgerät erzeugt einen Wasserfluss im Badewasser, um eine physikalische Stimulation an einen erkrankten Körperteil zu vermitteln und aufgrund seines Massageeffektes, eine Blutzirkulation zu begünstigen und Kreuzschmerzen, Schulterhängen, Muskelmüdigkeit und Ähnliches zu vermindern. Ein derartiges Gerät wird gegenwärtig von Unternehmen vermarktet und ist in Krankenhäusern, Altersgesundheitseinrichtungen und Heimen weit verbreitet.
  • Andererseits führt kohlenstoffhaltiges Wasser, das in der Ausführung der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, eine Aktion durch, bei der ein Kohlensäuregas in Wasser perkutan absorbiert wird, um Blutgefässe zu dehnen und eine Blutzirkulation zu begünstigen. Falls nämlich eine Wirkung von Sprudeln und Einspritzung eine dynamische Aktion genannt wird, kann eine Wirkung von kohlenstoffhaltigem Wasser eine statische Aktion genannt werden. Die Behandlung durch kohlenstoffhaltiges Wasser weist einen Vorteil auf, dass keine schwere Last auf einen Körper und einen erkrankten Teil ausgeübt wird und ein kleiner Seiteneffekt ausgeübt wird, da es keine physikalische Stimulation im Vergleich zu dem Blasenerzeugungsgerät und dem Einspritzungsgerät verursacht.
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel ist ein Blasen erzeugendes Gerät weiter an einem Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, um eine einheitliche Baugruppe zu bilden, die ein multifunktionales Gerät ist, das in der Lage ist, beide Funktionen durch ein Gerät auszuführen. Das Blasenerzeugungsgerät umfasst zumindest eine Gasdiffusionsplatte 9, die an einem niedrigeren Teil in einem Bad in Verwendung angeordnet ist, einem Kompressor 8 zum Zuführen von Luft zu dieser Gasdiffusionsplatte 9 und ein Leistungssystem, das beide verbindet. Durch Aktivieren des Kompressors 8 entwickelt sich eine Blase aus der Gasdiffusionsplatte 9 und eine physikalische Stimulation wird an einen erkrankten Teil eines Menschen, der ein Bad nimmt, übermittelt.
  • Wenn jedoch in einem derartigen multifunktionalen Gerät ein Bad mit kohlenstoffhaltigem Wasser gefüllt ist, ist es empfehlenswert, dass Blasen nicht erzeugt werden. Der Grund dafür besteht darin, dass der Inhalt eines Bades durch Blasen verrührt wird, ein Kohlensäuregas, das in dem kohlenstoffhaltigen Wasser gelöst ist, leicht in Luft verdampft und die Konzentration des kohlenstoffhaltigen Wassers dazu neigt, scharf in weniger als keiner Zeit abzunehmen. Daher ist es vorzuziehen, dass eine Herstellungsfunktion für kohlenstoffhaltiges Wasser und eine Blasenerzeugungsfunktion nicht gleichzeitig verwendet werden und ein Umschalter bereitgestellt wird und diese Funktionen getrennt ausgeführt werden.
  • 3 zeigt ein Beispiel eines anderen multifunktionalen Gerätes in einem Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Dieses Einspritzgerät ist zumindest zusammengesetzt aus einer Jetdüse 10, die in einem Bad in Verwendung angeordnet ist, einem Ejektor 12, der Luft absorbiert, die der Jetdüse 10 zugeführt wird und einem Leitungssystem, das diese verbindet. Ein Wasserfluss, Blasen oder Ähnliches entstehen aus dieser Jetdüse 10, um eine physikalische Stimulation an einen erkrankten Teil eines Menschen zu übermitteln, der ein Bad nimmt. Dieser Wasserfluss oder diese Blasenerzeugungsfunktion werden nicht zusammen mit einer Herstellung von kohlenstoffhaltigem Wasser verwendet und diese werden getrennt durch Schalten von einem Schaltventil 13 ausgeführt.
  • In dem in 1 gezeigten Gerät ist weiter eine automatische Wasserextraktionsvorrichtung bereitgestellt. Diese automatische Wasserextraktionsvorrichtung ist insbesondere aus einem Leitungssystem zum Extrahieren eines Abflusses an einer Hohlfasermembran in dem Kohlensäuregas lösenden Gerät 3 und einem Magnetventil (offenes Ventil) 7 zusammengesetzt, das auf dem Weg des Leitungssystems angeordnet ist. In dem Kohlensäuregas lösenden Gerät wird Wasserdampf, der aus einem Hohlteil einer Hohlfasermembran verdampft, auf dem Außenteil einer Hohlfasermembran kondensiert, um den Abfluss zu sammeln und dieser Abfluss verstopft die Membranoberfläche und in einigen Fällen kann eine effektive Gaspermeation nicht bewirkt werden. Die automatische Wasser extrahierende Vorrichtung öffnet das Magnetventil (offenes Ventil) 7 automatisch und periodisch und lässt den in dem Kohlensäuregas lösendem Gerät 3 gesammelten Abfluss aus dem Gerät aus.
  • In dem in 1 gezeigten Beispiel wird zum Beispiel in dem Kohlensäuregas lösenden Gerät 3 (Hohlfasermembranbereich: 0,6 m2) ein magnetisches Ventil 7 für 1 Sekunde bei Initiierung eines Betriebs (oder bei Beendigung) geöffnet und ein Abfluss wird ausgelassen. Bei diesem Verfahren wird ein Magnetventil für Kohlensäuregas geöffnet und ein Abfluss wird unter geeignetem Gasdruck (ungefähr 0,15 MPa) ausgelassen. Ein Auslassen bei jedem Betrieb stellt ein Übermaß an Häufigkeit dar, was zu einem Verschwenden von Kohlensäuregas führt. Daher wird die Betriebszeit integriert und nach jedem Betrieb von 4 Stunden oder mehr wird eine automatische Wasserextraktion bei der Initiierung des nächsten Betriebs durchgeführt.
  • Daher besteht durch Setzen eines Gasdrucks und einer Zeit entsprechend dem Gerät und durch automatisches Durchführen der Abflussextraktion keine Notwendigkeit, eine manuelle Abflussextraktion absichtlich wie bei den herkömmlichen Technologien auszuführen und gewöhnlicher Weise wird ein effektiver Membranoberflächenbereich bestätigt und kohlenstoffhaltiges Wasser einer hohen Konzentration kann erzeugt werden.
  • In den oben beschriebenen Ausführungen ist eine nützliche Anwendung einer Ausführung als ein Gerät, bei dem ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser und ein Wasserspeichertank bereitgestellt werden, wobei kohlenstoffhaltiges Wasser, das in dem Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser erzeugt wird, in dem Wasserspeichertank gespeichert wird und kohlenstoffhaltiges Wasser in dem Wasserspeichertank zu einer Vielzahl an Verwendungspunkten durch eine Wasserförderpumpe geführt wird.
  • Bei einer herkömmlichen Herstellung von kohlenstoffhaltigem Wasser ist es nämlich üblich, dass ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser für einen Verwendungspunkt (z.B. Bad) verwendet wird. Daher sollte in Einrichtungen in Krankenhäusern und Sanatorien, die eine Vielzahl an eingerichteten Verwendungspunkten aufweisen, ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser an jedem Verwendungspunkt bereitgestellt werden, was notwendiger Weise zu erhöhten Ausrüstungskosten führt. Weiter bedeutet eine Verwendung eines Herstellungsgerätes für kohlenstoffhaltiges Wasser für einen einzelnen Verwendungspunkt, dass, wenn eine große Menge von kohlenstoffhaltigem Wasser bei einer Zeit für den Verwendungspunkt notwendig ist, ein lösendes Gerät und Ähnliches in dem Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser vergrößert werden müssen. Andererseits kann im Falle einer Anwendung auf ein Herstellungs-zuführendes System für kohlenstoffhaltiges Wasser, das getrennt eine Funktion eines Erzeugens von kohlenstoffhaltigem Wasser und eine Funktion des Speicherns von Wasser aufweist, (Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser) wie oben beschrieben, selbst falls kohlenstoffhaltiges Wasser zu einer Vielzahl an Verwendungspunkten geführt wird, ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser gemeinsam zufrieden stellend agieren, was zu einer Verringerung bei den Ausrüstungskosten führt.
  • 5 ist ein Flussbild, das schematisch ein Beispiel dieser Ausführung zeigt. Dieses Gerät umfasst ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser 100 und einen Wasserspeichertank 200 als Grundausbildung. Das Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser 100 ist ein Einpass-Typ-Gerät und in diesem Beispiel wird heißes Wasser, das direkt von einem Heißwasserhahn einer Wasserleitung oder Ähnlichem zugeführt wird, als Rohwasser benutzt. Dieses heiße Wasser wird in ein Kohlensäuregas lösendes Gerät 65 über ein Magnetventil 61 eingeführt, das ein Absperrventil beim Rohwasserzuführen ist, einen Vorfilter 62 zum Abfangen von Abfall in dem heißen Wasser und einen Flusssensor 63, der die Flussrate von heißem Wasser detektiert. Andererseits wird Kohlensäuregas von einem Kohlensäuregaszylinder 66 über ein Druck reduzierendes Ventil 67, ein Magnetventil 68, das ein Absperrventil für ein Kohlensäuregas ist, einen Gasflusssensor 70 und ein Kohlensäuregasdruck steuerndes Ventil 61 zum Steuern des Kohlensäuregasdrucks zu einem Kohlensäuregas lösenden Gerät 65 zugeführt. Dieses weist ebenso eine automatische Wasserextraktionsvorrichtung (Abflussextraktionsleitungssystem und Magnetventil (Öffnendes Ventil) 73, das auf der Strecke des Leitungssystems angeordnet ist) und ein Gasextraktionsventil 72 auf.
  • Als nächstes werden der Wasserspeichertank 200 und die Verwendungspunkte 300 beschrieben.
  • Kohlenstoffhaltiges Wasser einer hohen Konzentration (ungefähr 1000 mg/L), das in dem oben erwähnten Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser 100 hergestellt wird, wird zu dem Wasserspeichertank 200 durch ein Leitungssystem geführt. Ein Zuführschlauch 86 zum Zuführen des hergestellten kohlenstoffhaltigen Wassers zu dem Wasserspeichertank 200 ist als ein Einsatzschlauch in dem Wasserspeichertank 200 angeordnet. Durch dies kann ein Verrühren von kohlenstoffhaltigem Wasser so vollständig wie möglich verhindert werden und eine Verdampfung eines Kohlensäuregases in dem kohlenstoffhaltigen Wasser kann verhindert werden. Wenn Wasser in dem Wasserspeichertank 200 einen gegebenen Wasserpegel erreicht hat, wird die Herstellung von kohlenstoffhaltigem Wasser in dem Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser 100 durch einen Pegelschalter 81 angehalten.
  • Als nächstes wird kohlenstoffhaltiges Wasser zentral zu Verwendungspunkten 300 durch eine Wasser befördernde Pumpe 82 geführt. Ein Gas extrahierendes Ventil 91 ist auf dem obersten Teil eines Wasser befördernden Schlauches 90 montiert, um verdampftes Kohlensäuregas zu entfernen.
  • Als die Wasser befördernde Pumpe 82 werden zum Beispiel eine Wirbelpumpe, eine Membranpumpe, eine Schraubenpumpe, eine Schlauchpumpe und eine Kolbenpumpe verwendet, die gemeinhin verwendet werden. Beim Antreiben der Wasser befördernden Pumpe 82 wird ein Zurückgabeleitungssystem 83 bereitgestellt, um eine konstante Zirkulation zu verursachen, um eine Abschaltung der Wasser befördernden Pumpe 82 zu verhindern und die Wasser befördernde Flussrate zu kontrollieren. Ein Teil dieses Zurückgabeleitungssystem 83, das zu einem Neubefördern zu dem Wasserspeichertank 200 beiträgt, ist als ein Einsatzschlauch, wie der Zuführschlauch 86 zum Zuführen von kohlenstoffhaltigem Wasser zu dem Wasserspeichertank 200 angeordnet, um ein Verrühren des kohlenstoffhaltigen Wassers so vollständig wie möglich zu verhindern.
  • Falls hier der Wasserspeichertank 200 ein offenes System ist, gibt es eine Tendenz, dass ein Kohlensäuregas in einem kohlenstoffhaltigen Wasser verdampft, um die Konzentration zu vermindern. Um daher eine hohe Konzentration an kohlenstoffhaltigem Wasser in dem Wasserspeichertank 200 aufrechtzuerhalten, ist es vorzuziehen, dass ein Gasphasenteil in dem Tank immer mit Kohlensäuregas gefüllt ist. In dem in 5 gezeigten Beispiel wird Kohlensäuregas von ungefähr 1 kPa bis 3 kPa eingeschlossen und als eine Gasphase in den Wasserspeichertank 200 über ein Druck reduzierendes Ventil 87 von einem Kohlensäuregaszylinder 66 aus gedrückt. Gemäß diesem Aufbau wird, wenn der Wasserpegel an kohlenstoffhaltigem Wasser in dem Wasserspeichertank 200 niedriger ist, ein Kohlensäuregas in die Gasphase geführt und wenn der Wasserpegel ansteigt, wird ein Auslass durch ein Entlüftungsventil 34 bewirkt.
  • Der Wasserspeichertank 200 weist einen elektrischen Heizer 85 auf, der die Temperatur von kohlenstoffhaltigem Wasser bei einer gegebenen Temperatur aufrechterhält. Der elektrische Heizer 85 wird von einem Steuergerät ein- und ausgeschaltet.
  • Falls in dem Wasserspeichertank 200 der Gasdruck in einem Gasphasenteil und die Temperatur eines kohlenstoffhaltigen Wassers bestimmt werden, ist der Lösungsgrad an Kohlensäuregas in Wasser konstant, weshalb kohlenstoffhaltiges Wasser, das immer bei einer konstanten Konzentration aufrechterhalten wird, in dem Wasserspeichertank 200 gespeichert werden kann. Wenn zum Beispiel ein Gasphasenteil aus 100% Kohlensäuregas unter atmosphärischem Druck aufgebaut ist, ist der Lösungsgrad an Kohlensäuregas in Wasser (40°C) chemisch 1109 mg/L (40°C). Daher kann die Konzentration an Kohlensäuregas in kohlenstoffhaltigem Wasser bei einer hohen Konzentration von 1000 mg/L oder mehr lediglich durch Aufrechterhalten eines Gasphasenteils (Kohlensäuregas) bei atmosphärischem Druck gehalten werden, falls zusätzlich die Atmosphäre in dem Wasserspeichertank 200 bei oder um den atmosphärischen Druck aufrechterhalten wird, wobei extremer positiver oder negativer Druck nicht auf den Wandteil des Wasserspeichertank 200 ausgeübt wird, wodurch das strukturelle Material des Wasserspeicherungstanks aus einem relativ leichtem Material hergestellt werden kann, was zu einer Verringerung in Ausrüstungskosten führt.
  • In dieser Ausführung sollte Wasser, das zu dem Wasserspeichertank 200 geführt wird, kohlenstoffhaltiges Wasser einer gewünschten Konzentration sein. Falls zum Beispiel Wasser, das absolut kein Kohlensäuregas enthält, zu dem Wasserspeichertank 200 geführt wird, ist es notwendig, ein herkömmliches Verfahren (Druckverfahren) auszuführen, bei dem ein Druckeinschließen in dem Wasserspeichertank 200 unter hohem Druck bewirkt wird, um ein Kohlensäuregas herzustellen, jedoch ist in diesem Fall der der Wasserspeichertank vergrößert und fest und ein längerer Zeitraum ist zur Herstellung von Kohlensäurewasser notwendig, wodurch ein stabiles Zuführen zu Verwendungspunkten nicht durchgeführt werden kann. Zusätzlich ist es ebenso schwierig, kohlenstoffhaltiges Wasser zu erhalten, das eine gewünschte hohe Konzentration aufweist.
  • Die Ausführungen werden weiter insbesondere durch unten stehende Beispiele dargestellt.
  • Zunächst wird ein Beispiel A, das eine Ausführung der vorliegenden Erfindung betrifft, beschrieben.
  • <Beispiel A1>
  • Unter Verwendung des in dem in dem Flussbild aus 1 gezeigten Gerätes wurde kohlenstoffhaltiges Wasser, wie unten beschrieben, hergestellt. Als das Kohlensäuregas lösende Gerät 3 wurde ein lösendes Gerät verwendet, das eine oben beschriebene komplexe 3-Schicht-Hohlfasermembran [hergestellt von Mitsubishi Rayon Co., Ltd., Handelsname: MHF] bei einem effektiven Gesamtmembranbereich von 0,6 m2 umfasste und ein Kohlensäuregas wurde von der äußeren Oberflächenseite der Hohlfasermembran zugeführt und Rohwasser wurde zu der Hohlseite zugeführt, um das Kohlensäuregas zu lösen. Als die Umwälzpumpe 1, wurde eine 3-Kopf-Membranpumpe verwendet, hergestellt von SHURflo, eine Membran-Modus messende Pumpe.
  • Heißes Wasser mit einer Menge von 10 L und einer Temperatur von 35°, das in das Bad 11 gefüllt wurde, wurde bei einer Flussrate von 5 L/min durch die Umwälzpumpe 1 zirkuliert und gleichzeitig wurde ein Kohlensäuregas unter einem Druck von 0,05 MPa zu dem Kohlensäuregas lösenden Gerät zugeführt. Durch diese Zirkulation erhöhte sich die Konzentration eines Kohlensäuregases in heißem Wasser in dem Bad graduell. Die Konzentration an Kohlensäuregas wurde durch einen Innenmesser IM40S gemessen, hergestellt von Toa Denpa Kogyo K.K., Kohlensäureelektrode CE-235. Die Messergebnisse der Konzentration des Kohlensäuregases bei jeder Zirkulationszeit sind in Tabelle 1 gezeigt. Bei einer Herstellung von kohlenstoffhaltigem Wasser wurde eine Abflussextraktion automatisch durch eine automatische Wasserextraktionsfunktion durchgeführt und Gasextraktion wurde geeignet durchgeführt.
  • Weiter wurde kohlenstoffhaltiges Wasser in der gleichen Weise hergestellt, außer dass der Speisedruck des Kohlensäuregases auf 0,10 MPa und 0,15 MPa geändert wurde. Die Zirkulationszeit und die Konzentration des Kohlensäuregases in diesem Fall sind ebenso in Tabelle 2 gezeigt. Diese sind in Form des Graphen in 4 gezeigt.
  • Tabelle 1: Korrelation der Zirkulationszeit und Konzentration an Kohlensäuregas
    Figure 00260001
  • Basierend zum Beispiel auf den in Tabelle 1 gezeigten Daten werden, falls die Konzentration des beabsichtigten, herzustellenden Kohlensäuregases 1000 mg/L beträgt, die gewünschten Zeiten für eine Zirkulation wie in Tabelle 2 für Speisedrücke von Kohlensäuregas von 0,05 MPa, 0,10 MPa, bzw. 0,15 MPa bestimmt.
  • Tabelle 2:
    Figure 00270001
  • In den Ausführungen kann, da eine positive Verdrängung messende Pumpe mit einer selbst saugenden Fähigkeit verwendet wird, ein kohlenstoffhaltiges Wasser mit einer hohen Konzentration von ungefähr 1000 mg/L ebenso stabil zirkuliert werden. Wenn daher Wasser erneut für gewünschte Zeiten unter drei, in Tabelle 2 gezeigten Gasspeisedrücken zirkuliert wurde, konnte ein kohlenstoffhaltiges Wasser mit einer hohen Konzentration von ungefähr 1000 mg/L hergestellt werden.
  • <Vergleichendes Beispiel A1>
  • Es wurde versucht, dass kohlenstoffhaltiges Wasser in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel A1 erzeugt wird, außer dass eine wirbelnde Pumpe anstelle einer messenden Membran-Typ-Pumpe als die Umwälzpumpe 1 verwendet wurde und eine Unterwasserpumpe (verwirbelnder Modus) ebenso an der Düse eines Absorptionspferdes in einem Bad angebracht wurde, um den Drucks an einem Pumpenabsorptionsanschluss positiv zu machen (drücken). Vor einem Erreichen jedoch von kohlenstoffhaltigem Wasser (1000 mg/L) einer hohen Konzentration, stoppte die Pumpe aufgrund einer Erzeugung von Blasen.
  • Eine Zeit vom Beginn eines Betriebes bis zum Stoppen einer wirbelnden Pumpe durch Blasenmitführung und die Konzentration an Kohlensäuregas bei ihrem Stoppen sind in Tabelle 3 gezeigt.
  • Tabelle 3:
    Figure 00280001
  • Aus den in Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen ist bekannt, dass, wenn eine verwirbelnde Pumpe verwendet wird, die Konzentration des kohlenstoffhaltigen Wassers anwächst und die Pumpe durch Blasen gestoppt wird, folglich das Aufweisen einer hohen Konzentration von ungefähr 1000 mg/L nicht erzeugt werden kann.
  • Da wie oben beschrieben in den Ausführungen der vorliegenden Erfindung eine positive Verdrängung messende Pumpe verwendet wird, ist eine stabile Zirkulation möglich selbst falls Blasen in kohlenstoffhaltigem Wasser einer hohen Konzentration erzeugt werden. Weiter ist keine komplizierte Steuerung notwendig, der Aufbau des Gerätes kann bedeutend vereinfacht werden, das Gerät weist eine kleine Größe auf und erfordert niedrige Kosten und kohlenstoffhaltiges Wasser einer hohen Konzentration kann durch einen einfachen Betrieb bei niedrigen Kosten hergestellt werden. Weiter ist ein Einstellen im Vergleich zu einem Einpass-Typ-Gerät einfach und kohlenstoffhaltiges Wasser kann effizienter bei niedrigen Kosten mit niedrigem Gasspeisedruck hergestellt werden. Aus einem solchen Standpunkt sind die Ausführungen der vorliegenden Erfindung als das heimische Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser sehr nützlich, da zum Beispiel diese lediglich durch Füllen eines Bades mit heißem Wasser und Anbringen eines Zirkulationsschlauchs für kohlenstoffhaltiges Wasser des Gerätes verwendet werden können.
  • Als nächstes wird ein Beispiel E, bei dem Zuführen zu einer Vielzahl an Verwendungspunkten durchgeführt wird, beschrieben.
  • <Beispiel E1>
  • Kohlenstoffhaltiges Wasser wurde hergestellt und wie unten beschrieben gemäß dem in 5 gezeigten Beispiel zugeführt. In dem Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser 100 wurde als das Kohlensäuregas lösende Gerät 65 ein lösendes Gerät verwendet, das eine oben beschriebene, komplexe 3-Schicht-Hohlfasermembran [hergestellt von Mitsubishi Rayon Co., Ltd., Handelsname: MHF] bei einem effektiven Gesamtmembranbereich von 2,4 m2 umfasst und ein Kohlensäuregas wurde auf die äußere Oberflächenseite der Hohlfasermembran geführt und Rohwasser wurde zu der Hohlseite geführt, um das Kohlensäuregas zu lösen. Der Wasserspeichertank 200 war ein Tank in Form eines Zylinders mit einem inneren Volumen von 1000 L. Die Kohlensäuregassättigungskonzentration in dem Wasserspeichertank 200 ist ungefähr 1100 mg/L bei 40°C unter atmosphärischem Druck, die Herstellungskonzentration in dem Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser 100 war 1000 mg/L. Die Anzahl an Verwendungspunkten war insgesamt 5, Wasser wurde über jeden Punkt in jedes Bad von 250 L gefüllt, es wird angenommen, Wasser kann bei einer Maximalrate von ungefähr 15 L/min bei jedem Verwendungspunkt zugeführt werden und eine gemeinhin verwendete wirbelnde Pumpe mit einer Wasser befördernden Fähigkeit von 100 L/min wurde als die Wasser befördernde Pumpe 82 verwendet.
  • Zunächst wurde heißes Wasser (Rohwasser), das von einem heizenden Leitungswasser bei 40°C erzeugt wurde, zu dem Kohlensäuregas lösenden Gerät 65 bei einer Flussrate von 15 L/min zugeführt und ein Kohlensäuregas wurde zu dem Kohlensäuregas lösenden Gerät 65 unter einem Speisedruck von 0,03 MPa geführt. Die Konzentration des Kohlensäuregases des hergestellten kohlenstoffhaltigen Wassers war ungefähr 1000 ppm und dieses wurde zu dem Wasserspeichertank 200 geführt. Kohlenstoffhaltiges Wasser in dem Wasserspeichertank 200 wurde bei 40°C gehalten. Dieses kohlenstoffhaltige Wasser konnte erfolgreich zu jedem Verwendungspunkt 300 durch die Wasser befördernde Pumpe 82 geführt werden.
  • Wie oben beschrieben konnten in diesem Beispiel Ausrüstungskosten durch ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser verringert werden, selbst wenn kohlenstoffhaltiges Wasser zu einer Vielzahl von Verwendungspunkten (z.B. Bad) geführt wurde. Durch Ausführen einer derartigen Anwendung kann ein Betrieb durch ein Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser nämlich selbst in einer Einrichtung mit einer Vielzahl an bereitgestellten Verwendungspunkten ausgeführt werden und eine große Menge an kohlenstoffhaltigem Wasser kann in einem Wasserspeichertank gespeichert werden, daher kann selbst wenn eine große Menge an kohlenstoffhaltigem Wasser zu einer Zeit notwendig ist, ein kleines lösendes Gerät in dem Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser verwendet werden und durch dieses verringern sich die Ausrüstungskosten. Weiter kann kohlenstoffhaltiges Wasser einer hohen Konzentration, das physiologische Effekte erzielt, leicht in einer stabilen Weise zugeführt werden.

Claims (3)

  1. Herstellungsgerät für kohlenstoffhaltiges Wasser, das mit einem Kohlensäuregas lösenden Gerät (3) und einer Umwälzpumpe (1) zum Umwälzen von Wasser in einem Wassertank durch das Kohlensäuregas lösende Gerät ausgerüstet ist, um bei der Verwendung des Herstellungsgeräts für kohlenstoffhaltiges Wasser Kohlensäuregas, das in das Kohlensäuregas lösende Gerät gespeist wird, in dem Wasser zu lösen, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwälzpumpe (1) eine positive Verdrängung messende Pumpe mit einer selbst-saugenden Fähigkeit ist.
  2. Herstellungsverfahren für kohlenstoffhaltiges Wasser, das das Umwälzen von Wasser in einem Wassertank durch ein Kohlensäuregas lösendes Gerät (3) durch eine Umweltpumpe (1) und Einspeisen eines Kohlensäuregases in das Kohlensäuregas lösende Gerät (1) umfasst, um das Kohlensäuregas in dem Wasser zu lösen und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass eine positive Verdrängung messende Pumpe mit einer selbst-saugenden Fähigkeit als Umwälzpumpe (1) verwendet wird.
  3. Herstellungsverfahren für kohlenstoffhaltiges Wasser nach Anspruch 2, wobei der Einspeisedruck des Kohlensäuregases in dem Bereich von 0,01 bis 0,3 MPa ist.
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