JP2003010661A

JP2003010661A - 炭酸水製造装置および炭酸水製造装置の運転方法

Info

Publication number: JP2003010661A
Application number: JP2001200092A
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: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-14

Abstract

(57)【要約】【課題】人手を要さず、かつ、原水の流量や炭酸ガス
の供給圧力などの条件が変更した場合にも簡単に、低コ
ストで、確実に水分を除去可能な炭酸水製造装置と炭酸
水製造装置の運転方法を提供する。【解決手段】原水が流通する少なくとも１つの流路
と、この流路とガス透過性膜を隔てて形成され、炭酸ガ
スが供給される炭酸ガス室とを有し、前記炭酸ガス室に
供給された前記炭酸ガスが、前記ガス透過性膜を透過し
て前記流路を流通する原水に溶解する炭酸ガス溶解手段
２０を備えた炭酸水製造装置１０であって、前記原水の
前記流路における流通と前記炭酸ガスの前記炭酸ガス室
への供給とが終了した後に炭酸ガス室を開放し、前記炭
酸ガス室内の気圧を低下させる開閉手段２４が、炭酸ガ
ス室に付設されている炭酸水製造装置１０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は炭酸水製造装置およ
び炭酸水製造装置の運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭酸水への全身浴や部分浴は、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、特
に、炭酸水への足浴は、糖尿病性足病変の治療方法とし
て普及しつつある。そこで、高濃度の炭酸ガスが溶解し
た炭酸水を製造できるコンパクトで手軽な炭酸水製造装
置の開発が検討されている。このような炭酸水製造装置
としては、ガス透過性の膜を備えた膜モジュールを使用
したものがある。膜モジュールとしては、例えば、略平
行に引き揃えられた複数の中空糸膜が、円筒などの筒状
容器内に備えられた形態の中空糸膜モジュールが挙げら
れる。このような中空糸膜モジュールを使用して炭酸水
を製造する場合には、中空糸膜の中空部内に原水を流通
させ、一方、筒状容器内における中空糸膜の周囲の空間
部分（以下、炭酸ガス室という）に炭酸ガスを加圧状態
で供給する。すると、炭酸ガス室に供給された炭酸ガス
は中空糸膜を透過して原水側へと浸透する。その結果、
炭酸ガスが高濃度で原水中に溶解した炭酸水が効率的に
得られる。

【０００３】ところが、このような膜モジュールを備え
た炭酸水製造装置を使用して炭酸水を製造すると、中空
糸膜の中空部の水が水蒸気となって炭酸ガス室へ透過す
るなどして、水分が徐々に炭酸ガス室内に溜まっていく
という問題があった。炭酸ガス室内に水分が溜まり、そ
の水分が膜面に接すると、膜のその部分は炭酸ガスを透
過させることができなくなり、膜の有効面積が低下して
しまう。膜の有効面積が低下すると、効率的に炭酸水を
製造することができず、生産性が低下する。よって、こ
のような膜モジュールを備えた炭酸水製造装置の使用に
おいては、炭酸ガス室に溜まった水分を必要に応じて、
または定期的に除去する必要があった。そして、このよ
うな水分の除去は、あらかじめ炭酸水製造装置の積算運
転時間と、炭酸ガス室に溜まる水分量との相関関係を求
めておき、溜まった水分が膜の有効面積に影響を与える
前に、作業者が定期的に炭酸ガス室に設けられたドレイ
ンバルブを開くことにより行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな水分の除去作業には人手を要し、効率的でないう
え、単にドレインバルブを開けるだけでは炭酸ガス室に
溜まった水分を十分に除去できないという問題があっ
た。また、このような水分の除去作業の頻度を、あらか
じめ求められた炭酸水製造装置の積算運転時間と炭酸ガ
ス室に溜まる水分量との相関関係から決定する方法で
は、原水の流量や炭酸ガスの供給圧力などの条件を変更
するたびに新たに相関関係を求め、作業頻度を変更する
必要が生じた。

【０００５】また、水分を除去する他の方法として、炭
酸水製造装置の使用後や使用前に、自動的にドレイバル
ブを開けるとともに炭酸ガス室に一定量の炭酸ガスを流
して、炭酸ガス室に溜まった水分を除去する方法も考え
られる。しかし、この方法では、炭酸ガス室に溜まった
水分をほぼ除去することができるものの、水分除去のた
めに炭酸ガスが別途必要になり、コスト面から問題があ
った。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、人手を要さず、かつ、原水の流量や炭酸ガスの供給
圧力などの条件が変更した場合にも簡単に、低コスト
で、確実に水分を除去可能な炭酸水製造装置と炭酸水製
造装置の運転方法を提供することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の炭酸水製造装置
は、原水が流通する少なくとも１つの流路と、この流路
とガス透過性膜を隔てて形成され、炭酸ガスが供給され
る炭酸ガス室とを有し、前記炭酸ガス室に供給された前
記炭酸ガスが、前記ガス透過性膜を透過して前記流路を
流通する原水に溶解する炭酸ガス溶解手段を備えた炭酸
水製造装置であって、前記原水の前記流路における流通
と前記炭酸ガスの前記炭酸ガス室への供給とが終了した
後に炭酸ガス室を開放し、前記炭酸ガス室内の気圧を低
下させる開閉手段が、炭酸ガス室に付設されていること
を特徴とする。前記開閉手段にはオリフィスが備えられ
ていることが好ましい。前記開閉手段は、前記炭酸ガス
室の前記気圧が０．０１ＭＰａ以上のときに開放するこ
とが好ましい。また、前記開閉手段は、前記炭酸ガス室
の前記気圧が０．３０ＭＰａ以下のときに開放すること
が好ましい。さらに、前記炭酸ガス溶解手段は、前記ガ
ス透過性膜である複数の中空糸膜が、筒状容器内に該筒
状容器の長さ方向に対して略平行に引き揃えられて設け
られ、前記中空糸膜の周囲には前記炭酸ガス室が形成さ
れ、前記中空糸膜の各中空部が前記流路となる中空糸膜
モジュールであって、該中空糸膜モジュールは、鉛直方
向に対して傾き、かつ、前記炭酸ガス室における前記開
閉手段との接続口が下方に向くように配置されているこ
とが好ましい。また、前記中空糸膜のモジュールは、鉛
直方向に対して３０〜９０°に傾いて配置されているこ
とが好ましい。

【０００８】本発明の炭酸水製造装置の運転方法は、原
水が流通する少なくとも１つの流路と、この流路とガス
透過性膜を隔てて形成され、炭酸ガスが供給される炭酸
ガス室とを有し、前記炭酸ガス室に供給された前記炭酸
ガスが、前記ガス透過性膜を透過して前記流路を流通す
る原水に溶解する炭酸ガス溶解手段を備え、前記炭酸ガ
ス室には、該炭酸ガス室内を開放する開閉手段が付設さ
れた炭酸水製造装置の運転方法であって、該開閉手段
を、前記原水の前記流路における流通と前記炭酸ガスの
前記炭酸ガス室への供給とが終了した後に開放し、前記
炭酸ガス室内の気圧を低下させることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。［実施形態例１］図１は本発明の炭酸水製造装置１０の
一例を示すフローシートであり、この炭酸水製造装置１
０は、原水中に炭酸ガスを溶解させる炭酸ガス溶解手段
２０を備えている。この炭酸ガス溶解手段２０には、炭
酸ガスが、炭酸ガスボンベなどの炭酸ガス源１１からガ
ス配管１２を通じて供給され、一方、原水が、原水源１
３から循環ポンプ１４で原水配管１５ａを通じて供給さ
れるようになっている。

【００１０】この例において、ガス配管１２には調圧弁
１６が設けられ、炭酸ガスの炭酸ガス溶解手段２０への
供給圧力を任意に制御できるようになっている。また、
ガス配管１２において炭酸ガス溶解手段２０の手前には
電磁弁などの遮断弁１７が設けられ、炭酸ガス溶解手段
２０への炭酸ガスの供給を適宜遮断できるようになって
いる。一方、原水源１３は温水が貯水された浴槽などの
水槽であり、この水槽内の温水、すなわち原水が、循環
ポンプ１４によって炭酸ガス溶解手段２０に連続的に送
液されるようになっている。原水が流通する原水配管１
５ａにはプレフィルタ１８が設けられていて、原水中の
細かい浮遊物などがここで除去されるようになってい
る。また、原水配管１５ａにはフローセンサ１９が設け
られ、原水配管１５ａ、１５ｂ内を流通する原水流量を
検知できるようになっている。なお、この例においてフ
ローセンサ１９と遮断弁１７とは電気的に接続されてい
て、フローサンサ１９の検知する原水流量があらかじめ
設定された所定流量以下になると、遮断弁１７が閉じ
て、炭酸ガスの炭酸ガス溶解手段２０への供給も止まる
ように設定されている。

【００１１】ここで炭酸ガス溶解手段２０は、図２にそ
の構成の概略を模式的に示すように、循環ポンプ１４に
よって原水源１３から送液された原水が流通する流路２
１と、炭酸ガス源１１から炭酸ガスが供給される炭酸ガ
ス室２３とを有し、この流路２１と炭酸ガス室２３とは
ガス透過性膜２２を隔てて形成されている。そして、炭
酸ガス室２３に供給された炭酸ガスが、ガス透過性膜２
２を透過して流路２１を流通する原水に溶解することに
より、炭酸水が得られるようになっている。こうして炭
酸ガス溶解手段２０で得られた炭酸水は、原水配管１５
ｂを流れて原水源１３に戻され、その後再び原水配管１
５ａを流通し、炭酸ガス溶解手段２０へと再送され、循
環する。このような循環方式によれば、高濃度の炭酸水
を効率的に製造することができる。

【００１２】また、この炭酸ガス溶解手段２０の炭酸ガ
ス室２３には、原水の流路２１における流通と炭酸ガス
の炭酸ガス室２３への供給とが終了した後、すわなち、
炭酸水製造装置１０の運転が終了した後に、炭酸ガス室
２３を開放し、炭酸ガス室２３内の気圧を低下させる開
閉手段２４が付設されていて、炭酸水製造装置１０の使
用後に炭酸ガス室２３内のガスを排気できるようになっ
ている。こうして炭酸ガス室２３内のガスを排気するこ
とによって、詳しくは後述するように、炭酸ガス室２３
内に溜まった水分も炭酸ガスに同伴され、炭酸ガス室２
３内から排出される。なお、この開閉手段２４は、炭酸
水製造装置１０の運転時には常時閉じている。

【００１３】この例において開閉手段２４は、図１に示
すように電磁弁などの開閉弁２４ａを備えた排気用配管
２４ｂと、この開閉弁２４ａの開閉動作を制御する図示
略の制御装置とを有して構成されていて、流路２１にお
ける原水の流通と炭酸ガスの炭酸ガス室２３への供給と
が終了した直後に、開閉弁２４ａが開いて炭酸ガス室２
３を開放するように設定されている。また、排気用配管
２４ｂにおける開閉弁２４ａの下流側にはオリフィス２
４ｃが形成されていて、炭酸ガス室２３から排気される
炭酸ガスがハンマー現象を起こさないようになってい
る。排気用配管２４ｂの出口は原水配管１５ｂに接続さ
れていて、炭酸ガス室２３からの炭酸ガスおよび水分
は、炭酸水に合流して循環するようになっている。

【００１４】このような炭酸ガス溶解手段２０の具体的
な形態には特に制限はなく、例えばガス透過性膜２２と
して平膜を備えた平膜モジュールや、スパイラル型の膜
モジュールなどを使用できるが、この例においては、特
に図３に示すような中空糸膜モジュール３０を使用して
いる。この中空糸膜モジュール３０は、複数の中空糸膜
３１が略平行に束状に引き揃えられて、円筒状の筒状容
器３２内に配設されたものであって、中空糸膜３１は、
この筒状容器３２の長さ方向に対して略平行になってい
る。また、この中空糸膜モジュール３０において、各中
空糸膜３１の両端部は開口状態となっていて、一方の端
部は、筒状容器３２の一方の端部に形成された原水供給
部３３と通水可能にポッティング材３７により接続され
ていて、各中空糸膜３１の他方の端部は、筒状容器３２
の他方の端部に形成された炭酸水取出部３４と通水可能
にポッティング材３７により接続されている。

【００１５】このような中空糸膜モジュール３０におい
ては、中空糸膜３１は図２におけるガス透過性膜２２と
して作用し、各中空糸膜３１の各中空部は図２における
原水の流路２１となり、筒状容器３２内におけるこれら
中空糸膜３１の周囲の空間部分は図２における炭酸ガス
室２３となる。そして、この中空糸膜モジュール３０の
原水供給部３３の供給口３３ａと炭酸水取出部３４の取
出口３４ａとに、原水配管１５ａおよび原水配管１５ｂ
を、それぞれ接続する。そして、ガス配管１２を筒状容
器３２の側壁に形成された炭酸ガス供給口３５に接続
し、さらに、開閉手段２４を、同じく筒状容器３２の側
壁に形成された接続口３６に接続する。このようにして
中空糸膜モジュール３０を炭酸ガス溶解手段２０として
使用すると、複数の中空糸膜３１の各中空部が原水の流
路２１となり、炭酸ガスと原水との気液接触面積を非常
に大きくできるため、効率的に高濃度の炭酸水を製造す
ることができる。

【００１６】中空糸膜３１としては、ガス透過性に優れ
るものであれば特に制限はなく、多孔質膜でも非多孔質
膜でもよい。好ましくは、多孔質膜と非多孔質膜とから
なる多層構造の中空糸膜３１であり、特に好ましくは、
図４に示すような薄い非多孔質膜３１ａの両側を多孔質
膜３１ｂで挟み、非多孔質膜３１ａを多孔質膜３１ｂで
保護した形態の三層構造の複合中空糸膜が挙げられる。
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（商品名：ＭＨＦ）が挙げられる。

【００１７】ここで非多孔質膜３１ａは、気体の膜への
溶解・拡散機構により透過するものであり、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る。このような非多孔質膜３１ａ
を備えたものを使用すると、炭酸ガスを原水中に気泡と
して放出することなく分子状で供給できるため、より効
率的に炭酸ガスを原水中に溶解させることができる。ま
た、非常に高い効率で炭酸ガスを原水中に溶解させるこ
とができるので、得られる炭酸水の濃度を良好に制御で
きる。さらに、非多孔質膜３１ａを備えた中空糸膜３１
を使用すると、多孔質中空糸膜を単独で使用した場合に
稀に発生する液体の逆流、すなわち原水が膜を透過する
現象が起こることもない。なお、多孔質中空糸膜を単独
で使用する場合は、その表面の開口孔径が０．０１〜１
０μｍのものが好ましい。

【００１８】中空糸膜３１の膜厚は１０〜１５０μｍの
ものが好ましい。膜厚が１０μｍ以上であれば膜強度が
優れ、１５０μｍ以下であれば十分な炭酸ガスの透過速
度および溶解効率が得られる。三層構造の複合中空糸膜
の場合には、非多孔質膜３１ａの厚みは０．３〜２μｍ
であることが好ましい。０．３μ以上であれば膜が劣化
しにくく、膜劣化によるリークが発生しにくい。また、
２μｍ以下であれば、十分な炭酸ガスの透過速度および
溶解効率が得られる。また、中空糸膜３１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３１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、１０００μ
ｍ以下にすれば、中空糸膜モジュール３０の大きさを小
さくでき、その結果、炭酸水製造装置１０をコンパクト
にすることができる。また、中空糸膜３１の総表面積は
０．１〜１５ｍ² 程度が好ましい。この例においては、
総表面積が０．６ｍ² の中空糸膜３１を使用している。

【００１９】中空糸膜３１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
レタン系などが好ましい。三層構造の複合中空糸膜の非
多孔質膜３１ａの素材としては、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などが好ましい。これらのな
かで、特にポリウレタンは、製膜性が良好であるととも
に溶出物が少なく好ましい。

【００２０】また、このような中空糸膜モジュール３０
を炭酸ガス溶解手段２０として炭酸水製造装置１０に使
用する場合には、図５に示すように、この中空糸膜モジ
ュール３０を鉛直方向に対して傾けて、炭酸ガス室２３
に形成されている、開閉手段２４との接続口３６が下方
に向くように配置することが好ましい。図５は、筐体４
０内に、炭酸ガス溶解手段２０として図３の中空糸膜モ
ジュール３０を配置して炭酸水製造装置１０とした場合
の一例であり、循環ポンプ１４の他、図示略のプレフィ
ルタ、フローセンサなどが中空糸膜モジュール３０とと
もに内蔵されたものである。なお、図５中、ガス配管お
よび原水配管は図示を略している。このように中空糸膜
モジュール３０を傾けて、接続口３６が下方に向くよう
に配置することによって、開閉手段２４が作動して開閉
弁２４ａが開いた時に、容易に炭酸ガス室２３内に溜ま
った水分を排出できる。また、中空糸膜モジュール３０
を傾けて配置することによって、炭酸ガス室２３内の水
分は炭酸ガス室２３の隅部２３ａに溜まり、少量の水分
が溜まっても、これら水分が中空糸膜３１には直接接触
しない。その結果、炭酸水製造装置１０の運転中に炭酸
ガス室２３内に水分が少量溜まってしまった場合でも、
中空糸膜３１の利用効率を下げることなく炭酸水製造装
置１０を運転し続けることができる。中空糸膜モジュー
ル３０の傾き角度θは、好ましくは鉛直方向に対して３
０〜９０°である。３０°以上とするにしたがって、溜
まった水分がある程度多くなっても、その水分が中空糸
膜３１に接触しにくく、中空糸膜３１の利用効率に悪影
響を与えず、効率的に炭酸水製造装置１０を運転し続け
ることができる。また、開閉手段２４による水分の排出
もより容易に行える。

【００２１】このような炭酸水製造装置１０を使用して
炭酸水を製造する場合には、まず、循環ポンプ１４を作
動させて、原水源１３からの原水をプレフィルタ１８、
フローセンサ１９を経て炭酸ガス溶解手段２０に連続的
に供給する。ここで、原水の水温には特に制限はなく目
的に応じて設定すればよいが、得られた炭酸水を全身浴
や足浴に使用する場合には、３２〜４２℃程度とするこ
とが好ましい。このような温度の炭酸水は、使用者にか
かる負担が少ないとともに、退行性病変、末梢循環障
害、糖尿病性足病変などの治療に効果的である。また、
その流量にも特に制限はなく、用途などに応じて適宜設
定することができる。

【００２２】ついで、炭酸ガス源１１である炭酸ボンベ
を開け、調圧弁１６を調整するとともに遮断弁１７を開
いた状態にして、炭酸ガスを炭酸ガス溶解手段２０に連
続的に供給する。ここで炭酸ガスの供給圧力には特に制
限はないが、通常０．０５〜０．３０ＭＰａの範囲であ
る。供給圧力が０．０５ＭＰａ未満では、炭酸ガス供給
手段２０に供給した炭酸ガスの大部分を原水に溶解させ
ることができ、炭酸ガスの利用効率が高まるものの、高
濃度の炭酸水を製造するためには、原水を何度も循環さ
せる必要が生じ、所要時間が増加するとともに電力コス
トが高まる。一方、供給圧力が０．３０ＭＰａを超える
と、ガス透過性膜２２を透過する炭酸ガス量が増加する
ため、原水を何度も循環させることなく高濃度の炭酸水
を製造することができるが、原水に溶解しない炭酸ガス
の割合が高まり、炭酸ガスの利用効率が低くなる。供給
圧力を０．０５〜０．３０ＭＰａの範囲とすることによ
って、炭酸ガスの利用効率が高く、かつ、短い所要時
間、低い電力コストで高濃度の炭酸水を製造することが
できる。なお、この例では、炭酸ガスの供給圧力は０．
１５ＭＰａとする。

【００２３】このようにして炭酸ガス溶解手段２０に原
水と炭酸ガスとをそれぞれ供給して、炭酸ガス溶解手段
２０の流路２１を流通する原水に対して、炭酸ガスを炭
酸ガス室２３からガス透過性膜２２を透過させて供給
し、溶解させる。このように炭酸ガスをガス透過性膜２
２を透過させて供給することによって、炭酸ガスと原水
との接触面積が高まり、炭酸ガスを効果的に原水中に溶
解させることができる。また、特に炭酸ガス溶解手段２
０として図３のような中空糸膜モジュール３０を使用す
ることによって、さらに効果的に気液接触を行うことが
でき、炭酸水製造の効率を高めることができる。また、
この例のように原水を循環させることによって、高濃度
の炭酸水をより生産性よく製造することができる。

【００２４】一定時間このように運転を続け、所望の濃
度の炭酸水が得られた後、循環ポンプ１４を停止させ
て、炭酸ガス溶解手段２０への原水の供給を停止する。
すると、原水配管１５ａ、１５ｂ中を流れる原水流量が
低下し、このような流量の低下をフローセンサ１９が感
知し、ついで、フローセンサ１９に電気的に接続された
遮断弁１７が作動して、炭酸ガスの炭酸ガス室２３への
供給も止まる。そして、炭酸ガスの炭酸ガス室２３への
供給が終了した直後に、開閉手段２４の図示略の制御装
置が作動して開閉弁２４ａが開き、炭酸ガス室２３が開
放される。その結果、炭酸ガス室２３内に残っていた炭
酸ガスは、オリフィス２４ｃでその流量を小さく制御さ
れつつ、排気用配管２４ｂから原水配管１５ｂへと排気
される。そして、同時に、炭酸ガス室２３に溜まってい
た水分も炭酸ガスに同伴されて排出される。

【００２５】ここで開閉弁２４ａが開き、炭酸ガス室２
３が開放される時間、すなわち開放時間の長さには特に
制限はないが、１秒間以上であることが好ましい。開放
時間を少なくとも１秒間とすることによって、十分に炭
酸ガス室２３内の気圧を低下させることができ、同時に
炭酸ガス室２３内に溜まった水分を十分に排出すること
ができる。例えば、炭酸ガスの供給圧力が０．１５ＭＰ
ａの場合、開放時間が１秒であれば、０．１５ＭＰａか
ら０．００５ＭＰａまで炭酸ガス室２３内の気圧を低下
させることができる。

【００２６】また、開閉手段２４は、炭酸ガス室２３の
気圧が０．０１〜０．３０ＭＰａの範囲であるときに作
動して、炭酸ガス室２３を開放することが好ましい。気
圧が０．０１ＭＰａ未満では、炭酸ガス室２３内に溜ま
った水分を十分に除去できない場合がある。一方、０．
３０ＭＰａを超えると、ハンマー現象によって炭酸ガス
室２３内に溜まった水分が噴出する場合がある。炭酸ガ
ス室２３の気圧が０．０１〜０．３０ＭＰａの範囲であ
るときに開閉手段２４が作動すると、安全かつ確実に炭
酸ガス室２３内の水分を排出することができる。なお、
この例では、炭酸ガスの供給圧力が０．１５ＭＰａであ
って、かつ、開閉弁２４ａが開くタイミングは炭酸ガス
室２３への炭酸ガスの供給が終了した直後に設定されて
いる。よって、開閉弁２４ａが開放されるときの炭酸ガ
ス室２３の気圧はほぼ０．１５ＭＰａであって、ハンマ
ー現象を起こすことなく、確実に炭酸ガス室２３内の水
分を排出させることができる。炭酸ガスの供給圧力が
０．３０ＭＰａを超える場合には、開閉弁２４ａが開く
タイミングを、炭酸ガス室２３への炭酸ガスの供給が終
了した直後ではなく、適宜遅らせて設定することが好ま
しい。炭酸ガスの供給が終了した後、炭酸ガス室２３内
の気圧は、炭酸ガスがガス透過性膜２２を透過すること
により徐々に低下するので、炭酸ガス室２３内の気圧が
０．３０ＭＰａ以下に下がってから開閉手段２４が作動
するように設定することが好ましい。

【００２７】このように開閉手段２４によって、原水の
流路２１における流通と炭酸ガスの炭酸ガス室２３への
供給とが終了した後に炭酸ガス室２３を開放し、炭酸ガ
ス室２３内の炭酸ガスを排気することによって、炭酸水
製造装置１０の運転にともなって、徐々に炭酸ガス室２
３内に溜まった水分を炭酸ガスと同時に抜くことができ
る。このような水分は、流路２１を流れる原水の一部が
水蒸気化し、ガス透過性膜２２を透過するなどして炭酸
ガス室２３内に入り、溜まったものと考えられる。この
ような方法によれば、従来のように作業者が定期的、あ
るいは必要に応じて手作業でドレインバルブを開けて、
水分を除去する方法に比べて非常に効率的である。ま
た、炭酸ガス室２３の残圧を利用して水分を排出させる
ことができるので、単にドレインバルブを開けるだけの
方法よりも確実に水分を除去することができる。また、
水分除去のために新たに炭酸ガスを流す必要もなく、炭
酸ガスのコスト面からも好ましい。さらに、このような
方法によれば、炭酸水製造装置１０の運転終了ごとに、
運転中に溜まった水分を抜くことができるため、水分の
除去作業の頻度を、あらかじめ求められた炭酸水製造装
置１０の積算運転時間と炭酸ガス室２３に溜まる水分量
との相関関係などから決めておくなどの作業頻度の管理
が必要ない。また、原水の流量や炭酸ガスの供給圧など
の条件変更を行った場合でも、作業頻度を新たに決める
必要もなく、確実に水分を除去することができる。

【００２８】さらに、このように原水の流路２１におけ
る流通と炭酸ガスの炭酸ガス室２３への供給とが終了し
た後に炭酸ガス室２３を開放し、水分を排出させ、除去
することによって、炭酸水製造装置１０の運転中に炭酸
ガス室２３に溜まった水分を除去できるのはもちろんの
こと、炭酸水製造装置１０の使用後に徐々に炭酸ガス室
２３に水分が溜まっていく現象も防ぐことができる。す
なわち、このような炭酸水製造装置１０の運転を終了し
た後、使用者は２本の原水配管１５ａ、１５ｂを原水源
１３からはずし、ついで、原水配管１５ａ、１５ｂ中に
残存した水滴が原水配管の各先端１５ｃ、１５ｄから滴
下することを防ぐために、２本の原水配管の先端１５
ｃ、１５ｄにそれぞれキャップをして密閉したり、２本
の原水配管の先端１５ｃ、１５ｄをカップラーなどの接
続治具で接続して密閉したりして、次回の運転まで炭酸
水製造装置１０を保管することが多い。このように原水
配管の先端１５ｃ、１５ｄにキャップをすると、原水が
流通する部分、すなわち、原水配管１５ａ、１５ｂや炭
酸ガス溶解手段２０における原水の流路２１は密閉され
た状態となる。

【００２９】このような場合に炭酸ガス室２３内に炭酸
ガスの残圧が残った状態にしておくと、炭酸ガス室２３
内の炭酸ガスはガス透過性膜２２を透過して原水の流路
２１へと徐々に浸透していく。すると、図６のグラフに
示すように、炭酸ガスの供給停止後１分の間に、炭酸ガ
スの浸透によって炭酸ガス室２３内の気圧が約半分にに
低下する一方、密閉された原水の流路２１内の圧力が停
止直後から停止後１分間の間に炭酸ガス室２３において
低下した気圧分だけ高まる。その結果、原水配管１５
ａ、１５ｂや流路２１に僅かに残っている水分が、ガス
透過性膜２２を逆に透水して、炭酸ガス室２３に溜まっ
てしまう。つまり、炭酸水製造装置１０の運転を終了し
た後、炭酸ガス室２３に残圧が残っていると、その残圧
により新たな水分を炭酸ガス室２３内に発生させてしま
う場合があった。しかしながら、このように開閉手段２
４を使用して、原水の流路２１における流通と炭酸ガス
の炭酸ガス室２３への供給とが終了した後に炭酸ガス室
２３を開放することによって、炭酸水製造装置１０の運
転中に炭酸ガス室２３に溜まってしまった水分を除去で
きるうえ、炭酸水製造装置１０の使用後に徐々に炭酸ガ
ス室２３に水分が溜まっていくことも防ぐことができ
る。

【００３０】［実施形態例２］図７は本発明の炭酸水製
造装置１０の他の一例を示す概略構成図であって、実施
形態例１と同じ構成要素については同一の符号を付して
いる。この例において原水源１３は、水道設備の温水用
蛇口などから直接供給される温水である。そして、この
原水源１３からの原水は、原水配管１５ａを流通し、プ
レフィルタ１８、フローセンサ１９を経て、炭酸ガス溶
解手段２０に供給される。そして、炭酸ガス溶解手段２
０において、実施形態例１の場合と同様にして炭酸ガス
源１１から供給された炭酸ガスが原水に溶解して炭酸水
となる。得られた炭酸水は炭酸水槽５０に貯水される。
この実施形態例２においては、炭酸ガス溶解手段２０を
通過して得られた炭酸水が、再度原水源１３に送液され
ず、炭酸水槽５０に貯水されるワンパス方式である点で
実施形態例１と異なっているが、炭酸ガス溶解手段２０
の形態などの他の構成は実施形態例１の場合と同様であ
る。また、この例において、開閉手段２４の排気用配管
２４ｂは、図示略の水道排水管に直接接続されている
が、実施形態例１の場合と同様に、原水配管１５ｂに接
続されてもよい。

【００３１】この例においても、実施形態例１の場合と
同様に開閉手段２４を作動させ、炭酸ガス室２３を開放
することによって、この炭酸水製造装置１０の運転にと
もなって、徐々に炭酸ガス室２３内に溜まった水分を、
非常に簡単、確実、効率的に、かつ、低コストで排出さ
せることができる。また、実施形態例１の場合と同様
に、炭酸水製造装置１０の使用後に徐々に炭酸ガス室２
３に水分が溜まっていくことも防ぐことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の炭酸水製
造装置によれば、原水の流路における流通と炭酸ガスの
炭酸ガス室への供給とが終了した後に炭酸ガス室を開放
し、炭酸ガス室内の気圧を低下させる開閉手段が、炭酸
ガス室に付設されているので、人手を要さず、かつ、原
水の流量や炭酸ガスの供給圧などの条件が変更した場合
にも確実に低コストで、容易に水分を除去することがで
きる。したがって、ガス透過性膜を有効に利用すること
ができ、高濃度の炭酸水を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】炭酸水製造装置の一形態を示すフローシート
である。

【図２】炭酸ガス溶解手段の構成を示す模式図であ
る。

【図３】炭酸ガス溶解手段として使用される中空糸膜
モジュールの一例を示す断面図である。

【図４】三層構造の中空糸膜の一例を示す斜視図であ
る。

【図５】炭酸水製造装置の一形態を示す断面図であ
る。

【図６】炭酸水製造装置の使用後における炭酸ガス室
内の気圧と原水の流路内の圧力との関係を示すグラフで
ある。

【図７】炭酸水製造装置の他の一形態を示すフローシ
ートである。

【符号の説明】

１０炭酸水製造装置２０炭酸ガス溶解手段２１流路２２ガス透過性膜２３炭酸ガス室２４開閉手段２４ｃオリフィス３０中空糸膜モジュール３１中空糸膜３２筒状容器３６接続口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/68 Ｃ０２Ｆ 1/68 ５３０Ｌ５４０５４０Ｄ５４０Ｚ // Ａ６１Ｋ 7/50 Ａ６１Ｋ 7/50 33/00 33/00 Ａ６１Ｐ 3/10 Ａ６１Ｐ 3/10 9/00 9/00 9/08 9/08 Ｂ０１Ｄ 53/22 Ｂ０１Ｄ 53/22 63/02 63/02 (72)発明者讃井克弥東京都港区港南一丁目６番41号三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社内 (72)発明者榊原巨規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） 4C083 AB051 AB131 AB132 CC25 DD23 DD27 EE42 FF01 FF05 4C086 AA04 HA06 HA21 MA02 MA05 MA17 MA63 NA11 ZA36 ZA39 ZC35 ZC71 4D006 GA35 HA02 JA53Z JA63Z JA65Z JA70B KA02 KA12 KA81 KB14 KE07Q KE07R KE22Q MA01 MA07 MA21 MA31 MA33 MB03 MC16 MC22 MC23 MC44 MC53 MC54 MC62 MC65 PA10 PB07 PB64 PC56 4G035 AA05 AE02 AE13 AE17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原水が流通する少なくとも１つの流路
と、この流路とガス透過性膜を隔てて形成され、炭酸ガ
スが供給される炭酸ガス室とを有し、前記炭酸ガス室に
供給された前記炭酸ガスが、前記ガス透過性膜を透過し
て前記流路を流通する原水に溶解する炭酸ガス溶解手段
を備えた炭酸水製造装置であって、前記原水の前記流路における流通と前記炭酸ガスの前記
炭酸ガス室への供給とが終了した後に炭酸ガス室を開放
し、前記炭酸ガス室内の気圧を低下させる開閉手段が、
炭酸ガス室に付設されていることを特徴とする炭酸水製
造装置。
【請求項２】前記開閉手段にはオリフィスが備えられ
ていることを特徴とする請求項１に記載の炭酸水製造装
置。
【請求項３】前記開閉手段は、前記炭酸ガス室の前記
気圧が０．０１ＭＰａ以上のときに開放することを特徴
とする請求項１または２に記載の炭酸水製造装置。
【請求項４】前記開閉手段は、前記炭酸ガス室の前記
気圧が０．３０ＭＰａ以下のときに開放することを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載の炭酸水製造
装置。
【請求項５】前記炭酸ガス溶解手段は、前記ガス透過
性膜である複数の中空糸膜が、筒状容器内に該筒状容器
の長さ方向に対して略平行に引き揃えられて設けられ、
前記中空糸膜の周囲には前記炭酸ガス室が形成され、前
記中空糸膜の各中空部が前記流路となる中空糸膜モジュ
ールであって、該中空糸膜モジュールは、鉛直方向に対して傾き、か
つ、前記炭酸ガス室における前記開閉手段との接続口が
下方に向くように配置されていることを特徴とする請求
項１ないし４のいずれかに記載の炭酸水製造装置。
【請求項６】前記中空糸膜モジュールは、鉛直方向に
対して３０〜９０°に傾いて配置されていることを特徴
とする請求項５に記載の炭酸水製造装置。
【請求項７】原水が流通する少なくとも１つの流路
と、この流路とガス透過性膜を隔てて形成され、炭酸ガ
スが供給される炭酸ガス室とを有し、前記炭酸ガス室に
供給された前記炭酸ガスが、前記ガス透過性膜を透過し
て前記流路を流通する原水に溶解する炭酸ガス溶解手段
を備え、前記炭酸ガス室には、該炭酸ガス室内を開放す
る開閉手段が付設された炭酸水製造装置の運転方法であ
って、該開閉手段を、前記原水の前記流路における流通と前記
炭酸ガスの前記炭酸ガス室への供給とが終了した後に開
放し、前記炭酸ガス室内の気圧を低下させることを特徴
とする炭酸水製造装置の運転方法。
【請求項８】前記開閉手段は、前記炭酸ガス室の前記
気圧が０．０１ＭＰａ以上のときに開放することを特徴
とする請求項７に記載の炭酸水製造装置の運転方法。
【請求項９】前記開閉手段は、前記炭酸ガス室の前記
気圧が０．３０ＭＰａ以下のときに開放することを特徴
とする請求項７または８に記載の炭酸水製造装置の運転
方法。