JP2002052328A

JP2002052328A - 炭酸水製造供給システム

Info

Publication number: JP2002052328A
Application number: JP2000242601A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Nagasaka; 好倫長坂; Katsuya Sanai; 克弥讃井; Masanori Sakakibara; 巨規榊原; Yuichi Morioka; 雄一森岡
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd; Mitsubishi Rayon Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd; Mitsubishi Rayon Engineering Co Ltd
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-19

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のユースポイントへ炭酸水を供給する場
合であっても一つの炭酸水製造装置で対応し、設備コス
トの低減を図ることのできる炭酸水製造供給システムを
提供する。【解決手段】炭酸水製造装置１００と貯水タンク２０
０とを具備し、炭酸水製造装置１００にて製造した炭酸
水を貯水タンク２００に貯水し、貯水タンク２００内に
貯水した炭酸水を送水ポンプ２２にて複数のユースポイ
ント３００へ供給する炭酸水製造供給システム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生理的機能改善を
目的とした水治療などに有用な炭酸水を製造し、かつ複
数のユースポイントへ供給するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】炭酸水は、退行性病変、末梢循環障害な
どの治療に効果があるとされている。この炭酸水を人工
的に製造する方法としては、例えば、浴槽内に炭酸ガス
を気泡の形で送り込む方法（気泡法）、炭酸塩と酸とを
反応させる化学的方法（薬剤法）、タンク内に温水と炭
酸ガスとを一定期間加圧封入する方法（圧注入法）等が
ある。

【０００３】さらに、中空糸膜等を用いた膜型炭酸ガス
溶解器内に水を流しながら炭酸ガスを供給して炭酸水を
製造する装置がある。具体的には、例えば特開平２−２
７９１５８号公報、国際公開第９８／３４５７９号パン
フレット等に、中空糸膜を備えた炭酸ガス溶解器内に原
水を一回通過させることにより炭酸水を製造する、いわ
ゆるワンパス型の炭酸水製造装置が記載されている。こ
のような膜型炭酸ガス溶解器を用いる方法は、他の方法
と比較して、得られる炭酸水の炭酸ガス濃度、製造効率
など、種々の点で優れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の炭酸水の製造に
おいては、一つのユースポイント（浴槽等）に対して一
つの炭酸水製造装置が使用されるのが通常である。した
がって、多数のユースポイントが設置された病院や療養
所などの施設においては、ユースポイントごとに炭酸水
製造装置を設ける必要があり、必然的に設備コストが高
くなる。

【０００５】また、一つのユースポイントに対して一つ
の炭酸水製造装置が使用されるということは、そのユー
スポイントに一度に大量の炭酸水が必要な場合は、炭酸
水製造装置の溶解器等を大型化しなければならない。

【０００６】本発明の目的は、複数のユースポイントへ
炭酸水を供給する場合であっても一つの炭酸水製造装置
で対応し、設備コストの低減を図ることのできる炭酸水
製造供給システムを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明らは、炭酸水を製
造する機能とこれを貯水する機能とを分離併存させたシ
ステムが極めて有用であることを見出し、本発明を完成
するに至った。

【０００８】すなわち本発明は、炭酸水製造装置と貯水
タンクとを具備し、該炭酸水製造装置にて製造した炭酸
水を該貯水タンクに貯水し、該貯水タンク内に貯水した
炭酸水を送水ポンプにて複数のユースポイントへ供給す
る炭酸水製造供給システムである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて説明する。

【００１０】図１は、本発明の炭酸水製造供給システム
の一例を模式的に示すフローシートである。このシステ
ムは、炭酸水製造装置１００と、貯水タンク２００とを
基本的な構成として具備する。

【００１１】炭酸水製造装置１００はワンパス型の装置
であり、この例においては、水道等の温水用蛇口から直
接供給される温水を原水として用いている。この温水
は、原水供給の遮断弁である電磁弁１、温水中のゴミを
トラップする為のプレフィルター２、温水の流量を検知
するフローセンサー３を経て炭酸ガス溶解器５内へ供給
される。一方、炭酸ガスは、炭酸ガスボンベ６から、減
圧弁７、炭酸ガスの遮断弁である電磁弁８、ガスフロー
センサー１０、そして炭酸ガス圧力を調節する為の炭酸
ガス調圧弁１１を経て、炭酸ガス溶解器５内へ供給され
る。

【００１２】炭酸ガス溶解器５は、中空糸膜が配設され
た膜モジュールを内蔵して構成された膜型炭酸ガス溶解
器である。この例においては、炭酸ガス溶解器５内に供
給された炭酸ガスは、中空糸膜の外表面へ導かれる。一
方、炭酸ガス溶解器５内に供給された原水（温水）は、
中空糸膜の中空部を流れる。ここで、中空糸膜の外表面
の炭酸ガスは、中空糸膜の中空部を流れる原水と膜面を
介して接触し、炭酸ガスが原水中に溶解して炭酸水が生
成する。

【００１３】この例のように膜モジュールの膜面を介し
て炭酸ガスを接触・溶解させる場合は、気液接触面積を
大きくとることができ、高い効率で炭酸ガスを溶解させ
ることができる。このような膜モジュールとしては、例
えば、中空糸膜モジュール、平膜モジュール、スパイラ
ル型モジュールを使用できる。特に、中空糸膜モジュー
ルは、最も高い効率で炭酸ガスを溶解させることができ
る。

【００１４】炭酸ガス溶解器５に中空糸膜を用いる場
合、その中空糸膜としては、ガス透過性に優れるもので
あればどの様なものを用いてもよく、多孔質膜でも非多
孔質ガス透過性膜（以下「非多孔質膜」と略称する）で
もよい。多孔質中空糸膜としては、その表面の開口孔径
が０.０１〜１０μｍのものが好ましい。また、非多孔
質膜を含む中空糸膜も好適に用いられる。最も好ましい
中空糸膜は、薄膜状の非多孔質層の両側を多孔質層で挟
み込んだ三層構造の複合中空糸膜である。その具体例と
しては、例えば三菱レイヨン（株）製の三層複合中空糸
膜（ＭＨＦ、商品名）が挙げられる。図２はこのような
複合中空糸膜の一例を示す模式図である。図２に示す例
においては、非多孔質層４１がガス透過性に優れたごく
薄膜状のものとして形成され、その両面に多孔質層４２
が形成されており、非多孔質層４１が損傷を受けないよ
うに保護されている。

【００１５】ここで、非多孔質層（膜）とは、気体が膜
基質への溶解・拡散機構により透過する膜であり、分子
がクヌッセン流れのように気体がガス状で透過できる孔
を実質的に含まないものであればいかなるものでもよ
い。この非多孔質膜を用いると炭酸ガスを原水中に気泡
として放出することなくガスを供給、溶解できるので、
効率よい溶解が可能になり、しかも任意の濃度に制御性
良く、簡単に溶解することができる。また、多孔質膜の
場合に稀に生じる逆流、すなわち温水が細孔を経てガス
供給側に逆流するような事もない。

【００１６】中空糸膜の膜厚は１０〜１５０μｍのもの
が好ましい。膜厚が１０μｍ以上であれば、十分な膜強
度を示す傾向にある。また、１５０μｍ以下であれば、
十分な炭酸ガスの透過速度および溶解効率を示す傾向に
ある。三層複合中空糸膜の場合は、非多孔質膜の厚みは
０.３〜２μｍが好ましい。０.３μｍ以上であれば、膜
の劣化が生じ難く、膜劣化によるリークが発生し難い。
また、２μｍ以下であれば、十分な炭酸ガスの透過速度
および溶解効率を示す傾向にある。

【００１７】中空糸膜の膜素材としては、例えば、シリ
コーン系、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリア
ミド系、ポリスルフォン系、セルロース系、ポリウレタ
ン系等の素材が好ましい。三層複合中空糸膜の非多孔質
膜の材質としては、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリ４−メチルペンテン−１、ポリジメチ
ルシロキサン、ポリエチルセルロース、ポリフェニレン
オキサイド等が好ましい。このうち、ポリウレタンは製
膜性が良好で、溶出物が少ないので特に好ましい。

【００１８】中空糸膜の内径は５０〜１０００μｍが好
ましい。内径を５０μｍ以上にすれば、中空糸膜内を流
れる流体の流路抵抗が適度に小さくなり、流体の供給が
容易になる。また、１０００μｍ以下にすれば、溶解器
のサイズを小さくすることが可能になり、装置のコンパ
クト化の点で有利である。

【００１９】図１に示した装置においては、さらに自動
抜水手段が設けられている。この自動抜水手段は、具体
的には、炭酸ガス溶解器５内の中空糸膜の外側に連通し
たドレイン抜き用配管と、その配管の途中に配された電
磁弁（開放弁）１３からなる。炭酸ガス溶解器５内にお
いては、中空糸膜の中空部から蒸発した水蒸気が、中空
糸膜外側部で凝縮してドレインが溜まり、このドレイン
が膜面を塞いで有効なガス透過ができなくなる場合があ
る。自動抜水手段は、電磁弁（開放弁）１３を自動的か
つ定期的に開いて、炭酸ガス溶解器５内に溜まったドレ
インを装置外部へ放出するものである。

【００２０】図１に示す例においては、例えば、フロー
センサー３にて検出する原水の流量が１Ｌ／ｍｉｎ以下
になると、電磁弁８が閉じて炭酸ガスの供給を停止し、
これにより炭酸水の製造を停止するように設定されてい
る。そして、このように炭酸ガスの供給を停止した後、
所定の時間経過後に、自動的にドレイン抜きするように
設定されている。この例では、炭酸ガス溶解器５の下流
側、すなわち生成した炭酸水が通る配管側にガス抜き弁
１２が設けられている。このガス抜き弁１２は排水管に
連通しており、炭酸水中に含まれる気泡状の未溶解炭酸
ガスを除去し、そのガスを排水管側に放出する為のもの
である。

【００２１】次に、貯水タンク２００及びユースポイン
ト３００について説明する。

【００２２】上述の炭酸水製造装置１００にて製造した
高濃度炭酸水（１０００ｍｇ／Ｌ程度）は、配管を通じ
て貯水タンク２００へ供給する。製造した炭酸水を貯水
タンク２００に供給する為の供給管２６は、貯水タンク
２００内に挿入管として配する。これにより、極力炭酸
水がかき乱されるのを防ぐことができ、炭酸水中の炭酸
ガスの蒸散を防止できる。

【００２３】貯水タンク２００内が所定水位になった
ら、レベルスイッチ２１にて炭酸水製造装置１００での
炭酸水製造を中止する。

【００２４】次に、送水ポンプ２２にて炭酸水を各ユー
スポイント３００へセントラル的に供給する。送水配管
３０の最上部にはガス抜き弁３１を配置し、気化した炭
酸ガスを除去する。

【００２５】送水ポンプ２２としては、例えば汎用の渦
巻きポンプ等を使用できる。また送水ポンプ２２駆動の
際は、送水ポンプ２２の締切防止および送水流量の調整
のため、リターン配管２３を設け常時循環させる。この
リターン配管２３の貯水タンク２００へ再送する部分
は、炭酸水を貯水タンク２００に供給する為の供給管２
６と同様に挿入管として配置し、極力炭酸水がかき乱さ
れるのを防いでいる。

【００２６】ここで、貯水タンク２００が開放系である
と、炭酸水中の炭酸ガスが蒸散し濃度が低下してしまう
傾向にある。そこで、貯水タンク２００の炭酸水の高濃
度を維持するために、タンク内気相部は常時炭酸ガスで
満たすことが好ましい。図１に示す例においては、炭酸
ガスボンベ６より減圧弁２７を介して１ｋＰａ〜３ｋＰ
ａ程度の炭酸ガスを貯水タンク２００中の気相として封
圧している。これにより、貯水タンク２００内の炭酸水
の水位が下降すれば炭酸ガスが気相に供給され、水位が
上昇すればブリザー弁２４より排気される。

【００２７】貯水タンク２００には電気ヒータ２５を内
蔵し所定温度の炭酸水の温度を維持する。電気ヒータ２
５は、コントローラによりＯＮ／ＯＦＦ制御する。

【００２８】また、貯水タンク２００において、気相部
のガス圧と炭酸水の温度が定まっていれば、その炭酸ガ
スの水に対する溶解度は一定なので、常に一定の濃度を
維持した炭酸水を貯水タンク２００に貯えておくことが
できる。例えば大気圧で、気相部が１００％炭酸ガスの
状態においては、炭酸ガスの水（４０℃）に対する溶解
度は化学論的には１１０９ｍｇ／Ｌ（４０℃）である。
したがって、気相部（炭酸ガス）を大気圧に保っておく
だけで、炭酸水の炭酸ガス濃度を１０００ｍｇ／Ｌ以上
の高濃度に保つことができ、しかも貯水タンク２００内
を大気圧またはその近傍に維持すれば、貯水タンク２０
０の壁部に極端な加圧または負圧がかからないので、貯
水タンク２００の構造材は比較的軽易なものでよくな
り、装置コストの低減にも繋がる。

【００２９】本発明において貯水タンク２００に供給す
る水は、所望の濃度の炭酸水でなければならない。仮
に、全く炭酸ガスを含まない水を貯水タンク２００に供
給したとすると、例えば、貯水タンク２００内で高い圧
力をかけて加圧封入する従来法（圧注入法）を実施して
炭酸ガスを製造しなければならないが、この場合は、貯
水タンク２００が大型化、堅牢化してしまい、炭酸水を
製造するのに長時間を要するのでユースポイントへ安定
供給できない。しかも所望の高い濃度の炭酸水を得るの
も困難であるから、本発明の目的を達成できない。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を、実施例によって更に具体的
に説明する。

【００３１】＜実施例１＞図１に示した例に従い、次の
通り炭酸水を製造・供給した。

【００３２】炭酸水製造装置１００において、炭酸ガス
溶解器５には、前述した三層複合中空糸膜［三菱レイヨ
ン(株)製、商品名ＭＨＦ］を有効総膜面積２.４ｍ²で内
蔵する溶解器を使用し、中空糸膜の外表面側に炭酸ガス
を供給し、中空側に原水を供給して炭酸ガスを溶解させ
る手法をとった。

【００３３】貯水タンク２００は、１０００Ｌの内容積
を有する円筒縦型タンクとした。貯水タンク２００での
炭酸ガス飽和濃度は、４０℃、大気圧で約１１００ｍｇ
／Ｌなので、炭酸水製造装置１００での製造濃度は１０
００ｍｇ／Ｌとした。

【００３４】各ユースポイント３００は合計５ヵ所と
し、各々２５０Ｌの浴槽へ供給するポイントとし、各ユ
ースポイント３００で最大１５Ｌ／ｍｉｎ程度を供給で
きるものを想定し、送水ポンプ２２としては１００Ｌ／
ｍｉｎの送水能力の汎用の渦巻きポンプを用いた。

【００３５】まず、水道水を４０℃に加熱した温水（原
水）を１５Ｌ／ｍｉｎの流量で炭酸ガス溶解器５へ供給
し、かつ炭酸ガスを炭酸ガス溶解器５へ供給圧力０.３
０ＭＰａで供給した。製造された炭酸水の炭酸ガス濃度
は、約１０００ｍｇ／Ｌであり、これを貯水タンク２０
０に供給した。貯水タンク２００内の炭酸水は４０℃に
保った。この炭酸水を、送水ポンプ２２により、各ユー
スポイント３００に良好に供給することができた。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数のユースポイント（浴槽等）へ炭酸水を供給する場
合であっても一つの炭酸水製造装置で対応し、設備コス
トの低減を図ることができる。

【００３７】すなわち、多数のユースポイントが設置さ
れた施設においても、一つの炭酸水製造装置で対応で
き、また、貯水タンクに大量の炭酸水を貯めておけるの
で、一度に大量の炭酸水が必要となる場合であっても、
炭酸水製造装置の溶解器は小型のもので対応でき、その
分装置コストが安くなる。また、生理的に効果の得られ
る高濃度炭酸水を、容易に安定供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炭酸水製造供給システムの一例を模式
的に示すフローシートである。

【図２】三層複合中空糸膜の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１００炭酸水製造装置１電磁弁２プレフィルター３フローセンサー５炭酸ガス溶解器６炭酸ガスボンベ７減圧弁８電磁弁１０ガスフローセンサー１１炭酸ガス調圧弁１２ガス抜き弁１３電磁弁２００貯水タンク２１レベルスイッチ２２送水ポンプ２３リターン配管２４ブリザー弁２５電気ヒータ２６供給管３００ユースポイント３０送水配管３１ガス抜き弁４１非多孔質層４２多孔質層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者讃井克弥愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 (72)発明者榊原巨規東京都港区港南一丁目６番41号三菱レイヨン株式会社内 (72)発明者森岡雄一山形県長井市成田2613 テクノ・モリオカ株式会社内Ｆターム(参考） 4C094 AA01 BB14 DD06 EE40 GG01 4D006 GA35 HA01 HA41 HA61 JA51A JA53A JA63A JA65A JA70A KA02 KB14 KE06Q KE07Q KE07R KE13Q KE13R KE16Q KE16R KE21Q MA01 MA03 MA06 MA22 MA31 MA33 MC11 MC22 MC48 MC53 MC54 MC62 MC65 PB06 PC41 PC56 4G035 AA05 AB28 AE02 AE13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭酸水製造装置と貯水タンクとを具備
し、該炭酸水製造装置にて製造した炭酸水を該貯水タン
クに貯水し、該貯水タンク内に貯水した炭酸水を送水ポ
ンプにて複数のユースポイントへ供給する炭酸水製造供
給システム。
【請求項２】炭酸水製造装置は膜型炭酸ガス溶解器を
具備し、該膜型炭酸ガス溶解器内に原水を流しながら炭
酸ガスを供給して、原水中に炭酸ガスを溶解させること
により炭酸水を製造する装置である請求項１記載の炭酸
水製造供給システム。
【請求項３】貯水タンク内の気相に炭酸ガスを満た
し、かつ１ｋＰａ〜３ｋＰａのガス圧に保つ請求項１ま
たは２記載の炭酸水製造供給システム。
【請求項４】貯水タンク内の炭酸水の水位が下がった
場合は該貯水タンク内の気相に炭酸ガスを追加供給し、
また、貯水タンク内の炭酸水の水位が上がった場合は該
貯水タンク内の気相の炭酸ガスの一部を排出する請求項
３記載の炭酸水製造供給システム。
【請求項５】炭酸水製造装置にて製造した炭酸水を貯
水タンクに供給する為の挿入管を、貯水タンク内に備え
る請求項１〜４の何れか一項記載の炭酸水製造供給シス
テム。
【請求項６】貯水タンク内に貯水される炭酸水の炭酸
ガス濃度が、１０００ｍｇ／Ｌ以上である請求項１〜５
の何れか一項記載の炭酸水製造供給システム。