JP2005137452A - 人工炭酸泉製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 二酸化炭素を水に溶解させることが可能であって、かつ水中に存在する大腸菌やレジオネラ菌等の雑菌の殺菌及び静菌処理を行うことが可能な人工炭酸泉の製造装置を提供する。
【解決手段】 a)二酸化炭素供給部と、b)二酸化炭素供給部から供給された二酸化炭素を加圧下で目標濃度まで水に溶解する二酸化炭素溶解部と、c)二酸化炭素を溶解させた水を20〜90℃の間の所定の温度まで加熱する手段と、その温度で30秒〜30分の間の所定の時間保持する手段とを備える殺菌・静菌処理部と、d)該殺菌・静菌処理後の水の圧力を大気圧まで低下させる手段を備える減圧部と、で炭酸泉製造装置を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、殺菌・静菌処理工程を有する、人工炭酸泉を製造するための装置に関する。

温泉法の定義では、炭酸泉は250ppm以上の炭酸ガスを溶解していることが必要である。また療養泉として使用する場合は、1000ppm以上の炭酸ガスを溶解していることが必要であると規定されている。
炭酸泉は、末梢血管拡張作用、皮膚血流量増加作用、温感持続作用などの効能を有することが確認されている。それ故に、泉浴により血圧を降下させ、疲労回復促進などの生理学的効能が生じる。このようなことから、炭酸泉の多いヨーロッパ、特にドイツでは、「心臓の湯」として、炭酸泉が末梢血管障害、高血圧、心臓病などの循環器系治療に適用されている。

炭酸泉の少ないわが国では、人工的に炭酸泉を作り出すことがしばしば行われている。人工的に炭酸泉を作り出す方法として、炭酸ガス系入浴剤（炭酸ガス濃度100 ppm以下）や炭酸ガスボンベから加圧炭酸ガスを中空糸膜を通して1000ppmのオーダーの高濃度で温水に溶解させる方法等が開発されている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献２の方法では、高濃度の炭酸ガスを水に溶解させることができることから、閉塞性動脈硬化症や糖尿病患者の虚血に対する血流量改善効果、さらにはじょくそうの治療効果などの各種効果が確認されている。

特開平０７−２５８０６６号公報 特開２００３−０８８７３８号公報

公衆浴場などでは、浴槽水を循環ろ過することにより、浴槽水の再利用が図られているている。また、温泉でも、温泉源泉の不足や節約のため、約７割の温泉で循環ろ過方式が採用されている。しかし、近年のレジオネラ菌の問題でも明らかになったように、浴槽水は菌が増殖しやすい環境を有していることから、浴槽水を循環使用する場合には殺菌を行うことが義務づけられている。その際、塩素で殺菌を行うことが推奨されている。しかし、塩素で殺菌を行う場合、塩素臭や人体への刺激などが問題となっている。また、温泉水は還元作用を有しているが、酸化剤でもある塩素を用いると温泉の特性が失われることとなり、大きな問題となる。

本発明が解決しようとする課題は、二酸化炭素を水（浴槽水）に高濃度で溶解させることが可能であって、かつ低い塩素濃度でも、好ましくは塩素を使用しない場合でも、水中の大腸菌やレジオネラ菌などの雑菌を殺菌又は静菌することが可能な人工炭酸泉の製造装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明に係る人工炭酸泉製造装置は、a)二酸化炭素供給部と、b)加圧下で、二酸化炭素供給部から供給された二酸化炭素を目標濃度まで水に溶解する二酸化炭素溶解部と、c)二酸化炭素を溶解した水を20〜90℃の間の所定の温度まで加熱する手段と、その温度で30秒〜30分の間の所定の時間保持する手段とを備える殺菌・静菌処理部と、d)該殺菌・静菌処理後の水の圧力を大気圧まで低下させる手段を備える減圧部と、を有することを特徴とする。

本発明に係る装置では、まず、ポンプ等を用いて水（浴槽水）を二酸化炭素溶解部に送液し、加圧下で、二酸化炭素供給部からの二酸化炭素を目標濃度まで水に溶解させる。水に溶解し得る二酸化炭素の量は水の温度及び圧力により異なるため、水の温度に応じて水の圧力を調整し、目標濃度まで二酸化炭素を溶解させる。なお、もちろん、水の圧力に応じて、水に注入する二酸化炭素の圧力も調整する。

次に、二酸化炭素を溶解した水を、殺菌・静菌処理部において所定の温度に加熱した後、所定の時間保持することにより、水中に存在する微生物中に二酸化炭素を浸潤させて、水の殺菌及び静菌処理を行う。この処理温度及び時間は、二酸化炭素濃度や水が含有する塩素の量、雑菌数等に応じて適宜変化させる必要があるが、殆どの場合には、処理温度は20〜90℃の間、処理時間は30秒〜30分の間の範囲内で十分殺菌又は静菌処理を行うことができる。水が比較的高濃度の塩素を含有する場合や二酸化炭素濃度が高い場合は、殺菌・静菌処理工程における処理温度をこの範囲内で低目にし、また、処理時間を短くすることが可能であるが、水が低濃度の塩素しか含有しない場合や二酸化炭素濃度が低い場合は、処理温度は高目にし、処理時間は長くする。

上記保持後の水は加圧状態にあるため、減圧部において大気圧まで圧力を低下させる。その後、この水をポンプ等を用いて浴槽に戻す。
このように、本発明に係る装置を用いれば、水に目標とする量の二酸化炭素を溶解しつつ、水の殺菌又は静菌処理を行うことが可能である。

なお、上記においては加圧下で水に二酸化炭素を溶解させる装置について述べたが、溶解目標二酸化炭素濃度が低い場合や（原料）水の温度が十分に低い場合は、大気圧でも十分に目標濃度の二酸化炭素を溶解することができる。この場合、装置に減圧部を設ける必要はなく、二酸化炭素溶解部において二酸化炭素が溶解された水は、殺菌・静菌処理部において殺菌又は静菌処理が行われた後、直ちにポンプ等を用いて浴槽に戻される。もちろん、減圧部が設けられた装置を用いることも可能であって、この場合は減圧部で水の減圧は行われず、単に通過するのみで、最終的に水は浴槽に戻される。

本発明に係る装置を用いることにより、人工的に炭酸泉を製造することができるだけでなく、水の殺菌又は静菌処理を行うことも可能となる。従って、低濃度の塩素の使用でも十分な殺菌を行うことが可能となるため、特に浴槽水を循環して再使用する公衆浴場等で用いる炭酸泉製造装置として好適である。

以下に、本願発明に係る装置の一実施例を挙げて、本発明を詳細に説明する。

図１に示す通り、本実施例の人工炭酸泉装置は、二酸化炭素供給部１０、浴槽水供給部２０、二酸化炭素溶解部３０、殺菌・静菌処理部４０、減圧部５０及び装置全体の動作を制御する制御部６０を備える。

二酸化炭素供給部１０は、液体二酸化炭素が封入された二酸化炭素ボンベ１１、二酸化炭素を二酸化炭素溶解部３０に送るためのポンプ１２、圧力ゲージ１３、及び各所に設けられたバルブ１４，１５等を備える。

浴槽水供給部２０は、浴槽から浴槽水を二酸化炭素溶解部３０の溶解ライン３１に送液するためのポンプ２１、及び流路の圧力を検出する圧力ゲージ２２等を備える。溶解ライン３１に送液する前に浴槽水を貯留するための貯留タンクを備えていてもよい。

二酸化炭素溶解部３０は、浴槽水と二酸化炭素供給部１０からの二酸化炭素を混合するための溶解ライン３１、二酸化炭素を微小泡化して溶解ライン３１に導入するためのミクロフィルタ３２、溶解ライン３１を出る水の温度を検出する温度センサ３３等を備える。高圧ガスに関する法規制により、1MPa以上の加圧には特別の容器等が必要となるため、多くの加圧装置は耐圧を1MPaとしているが、本発明に係る方法は、そのような加圧装置でも十分に実施することができる。もちろん、それ以上の耐圧を有する装置を用いた場合には、より高濃度の二酸化炭素を溶解させることができ、或いはより短時間で目標濃度の二酸化炭素溶解水を製造することができる。
ミクロフィルタ３２を使って二酸化炭素を微小泡化するのは、二酸化炭素の溶解効率を高めることにより、二酸化炭素の溶解を短時間で行うためである。従って、二酸化炭素の溶解に時間をかけることが可能であったり、目標二酸化炭素濃度が低い場合は、ミクロフィルタ３２を省略することもできる。

殺菌・静菌処理部４０は、二酸化炭素が溶解した水を所定の温度に加熱する加熱ライン４１、加熱された水を所定の時間保持するための保持ライン４２を備える。加熱ライン４１の後には、水の温度を検出する温度センサ４３が設けられている。

減圧部５０は、二酸化炭素が溶解した水を大気圧に減圧するための圧力調整弁５１、圧力調整弁の直前に設けられた圧力ゲージ５２等を備える。

制御部６０は、操作者が操業パラメータや指令を入力するための操作部６１（キーボード、マウス等）と、操作部６１からの指令信号や各温度センサ３３，４３、圧力ゲージ１３，２２，５２からの出力信号に応じてポンプ１２，２１、加熱ライン４１、圧力調整弁５１等の動作を制御する制御装置６２等を備える。

なお、二酸化炭素溶解部３０の溶解ライン３１として、図１のようにタンクを設けずに、浴槽水を送液するための配管をそのまま利用してもよい（図２）。この場合、ミクロフィルタ３２は配管中に設けられ、二酸化炭素は配管に直接送り込まれる。ミクロフィルタ３２を複数設け、複数のミクロフィルタ３２から二酸化炭素を配管に送り込むようにしてもよい。

図１の装置を用いて、大腸菌及びレジオネラ菌をそれぞれ約10²個/mL含有する水温42℃のモデル水（塩素は含有せず）に対して、二酸化炭素の溶解及び殺菌処理を行った。

操作部６１を操作することにより、水の圧力（0.5MPa）、加熱ライン４１の加熱温度（50℃）、保持ライン４２での処理時間（3分）等の操業パラメータを入力した。これに応じて、制御装置６２は予め定められたプログラムに従い以下の制御を行った。

まず、ポンプ２１を駆動し、上記のモデル水を設定圧力0.5MPaで溶解ライン３１に送り込んだ。一方、ポンプ１２を駆動することにより、ボンベ１１内の二酸化炭素を圧力0.5MPaで溶解ライン３１に送出した。二酸化炭素は、溶解ライン３１への導入口に設けられたミクロフィルタ３２により、細かい泡状で溶解ライン３１内の水に投入された。

溶解ライン３１内において水と二酸化炭素は十分に混合され、二酸化炭素は水の中に効率よく溶解した。なお、溶解工程における水の二酸化炭素濃度は温度、圧力および二酸化炭素の供給量によって変動する。

次に、二酸化炭素が溶解した水を殺菌・静菌処理部４０の加熱ライン４１に導入した。ここで水を設定温度（50℃）に加熱し、保持ライン４２において設定時間（3分間）保持することにより、水の殺菌処理を行った。

なお、殺菌・静菌処理部４０の設定温度は水の汚染度等に合わせて適宜設定することができる。最終的な浴槽水の温度は、減圧部５０の後に設置された貯留槽内で浴槽に導く温度に調整する。

以上のようにして二酸化炭素溶解及び殺菌処理を行った水を、減圧部５０において大気圧まで減圧し、浴槽に戻した。浴槽に戻った水の温度は約45℃となっていた。

浴槽に戻る直前の水の雑菌数を調べたところ、大腸菌及びレジオネラ菌の数は数個/mLまで減少していた。このことから、本発明に係る装置を用いることにより、炭酸泉の製造が行えるだけでなく、水の殺菌処理も行えることが示された。

以上においては、浴槽で使用された水に再び二酸化炭素溶解及び殺菌処理を行う場合について述べたが、浴槽水として使用される前の水（未使用水）に二酸化炭素を溶解させるために本装置を用いることができるのはいうまでもない。この場合、水の殺菌処理を行う必要はないため、二酸化炭素が溶解した水を、殺菌・静菌処理部４０を通過させずに、又は加熱や保持を行うことなく単に通過させるだけで浴槽に供給してもよい。

また、以上においては、加圧下で水に所定量の二酸化炭素を溶解させたが、目標二酸化炭素濃度が低い場合や、水の温度が低いために二酸化炭素の飽和溶解量が高い場合は、大気圧下で二酸化炭素の溶解を行うことも可能である。この場合、減圧部５０における水の減圧工程は必要ない。

本発明の一実施例である人工炭酸泉製造装置の概略構成図。 本発明の別の実施例である人工炭酸泉製造装置の概略構成図。

符号の説明

１０…二酸化炭素供給部
１１…二酸化炭素ボンベ
１２…二酸化炭素用ポンプ
２０…浴槽水供給部
２１…浴槽水供給用ポンプ
３０…二酸化炭素溶解部
３１…溶解ライン
３２…ミクロフィルタ
４０…殺菌・静菌処理部
４１…加熱ライン
４２…保持ライン
５０…減圧部
５１…圧力調整弁
６０…制御部
６１…操作部
６２…制御装置

Claims (5)

1. a)二酸化炭素供給部と、
   b)加圧下で、二酸化炭素供給部から供給された二酸化炭素を目標濃度まで水に溶解する二酸化炭素溶解部と、
   c)二酸化炭素を溶解した水を20〜90℃の間の所定の温度まで加熱する手段と、その温度で30秒〜30分の間の所定の時間保持する手段とを備える殺菌・静菌処理部と、
   d)該殺菌・静菌処理後の水の圧力を大気圧まで低下させる手段を備える減圧部と、
   を有することを特徴とする人工炭酸泉製造装置。
2. a)二酸化炭素供給部と、
   b)大気圧下で、二酸化炭素供給部から供給された二酸化炭素を目標濃度まで水に溶解する二酸化炭素溶解部と、
   c)二酸化炭素を溶解した水を20〜90℃の間の所定の温度まで加熱する手段と、その温度で30秒〜30分の間の所定の時間保持する手段とを備える殺菌・静菌処理部と、
   を有することを特徴とする人工炭酸泉製造装置。
3. 二酸化炭素溶解部が、二酸化炭素を微小泡化して水中に放出するミクロフィルタを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の人工炭酸泉製造装置。
4. a)加圧下で、二酸化炭素を目標濃度まで水に溶解させる工程と、
   b)二酸化炭素を溶解した水を20〜90℃の間の所定の温度まで加熱した後、その温度で30秒〜30分の間保持することにより、水の殺菌・静菌処理を行う工程と、
   c)水の圧力を大気圧まで低下させる工程と、
   を有することを特徴とする、人工炭酸泉の製造方法。
5. a)大気圧下で、二酸化炭素を目標濃度まで水に溶解させる工程と、
   b)二酸化炭素を溶解した水を20〜90℃の間の所定の温度まで加熱した後、その温度で30秒〜30分の間保持することにより、水の殺菌・静菌処理を行う工程と、
   を有することを特徴とする、人工炭酸泉の製造方法。

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