JP2005177266A - 炭酸泉製造方法と炭酸泉製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高濃度の炭酸泉を高い溶解効率で製造することを可能にした炭酸泉製造方法を
提供するとともに、天然温水と人工的に製造された炭酸泉とを混合することにより、天然
温水の炭酸泉化を可能にし、コンパクトであり、製造能力の高い炭酸泉製造装置を提供す
る。
【解決手段】炭酸ガスで０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下に加圧した耐圧タンク(1) 内に温水をスプレー噴霧する。
【選択図】図１

Description

本発明は炭酸泉製造方法と炭酸泉製造装置に関する。より詳しくは、高濃度の炭酸泉を
高い溶解効率で製造する方法と、天然温水などの濁水に対応でき、コンパクトで製造能力
の高い炭酸泉製造装置に関する。

炭酸泉は優れた保温作用があることから、古くから温泉を利用する浴場等において多用
されている。炭酸泉の保温作用は、含有炭酸ガスの末梢血管拡張作用により身体環境が改
善されるためと考えられている。また、炭酸ガスの経皮進入によって、毛細血管床の増加
及び拡張が起こり、皮膚の血行を改善すると考えられている。このため、退行性病変及び
末梢循環障害の治療に効果があるとされている。近年、特に前述の治療において、炭酸泉
中の遊離炭酸濃度が、約４０°Ｃの温水における過飽和濃度域である１２００ｍｇ／Ｌ（
リットル）前後になると、炭酸泉の生理的効果が更に顕著に発揮できることが判ってきて
いる。

このような炭酸泉を人工的に製造する方法の一例として、例えば炭酸塩と酸とを反応さ
せる化学的方法（薬剤法）、温水に炭酸ガスを分散させるスタティックミキサーを炭酸ガ
ス溶解器として用いる方法、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
型炭酸ガス溶解器を用いる方法等が提案されている。

また、炭酸泉の製造方法ではないが、炭酸飲料水を製造する方法の一例として、例えば
炭酸ガスで加圧した耐圧タンク内に水をスプレー噴霧する方法がある（例えば、特許文献
１参照）。

この特許文献１に記載された炭酸飲料水の製造方法は、図４に示すように、炭酸ガスボ
ンベ１００内に貯蔵された炭酸ガスを、炭酸ガス導入管路１０１を介して、冷却水槽に浸
漬して保冷された炭酸圧力容器１０２の上部から内部へ加圧供給している。そして、シス
ターン１０３内に貯蔵された水道水を、冷却された水導入管路１０４を介して水供給ポン
プ１０５から炭酸圧力容器１０２の上部に設けたスプレーノズル１０６を経て前記炭酸圧
力容器１０２内に設けた円筒状噴霧室１０７へ噴霧している。

スプレーノズル１０６から噴霧された水は、円筒状噴霧室１０７に設けた球状突起物の
表面に衝突して微細化され、円筒状噴霧室１０７に飛散する。飛散した水は、炭酸ガスと
接触して炭酸ガスを吸収する。炭酸ガスを吸収した水は、前記円筒状噴霧室１０７から前
記炭酸圧力容器１０２の底部へ流下するようになっている。

また、炭酸ガスで加圧した耐圧タンク内に水をスプレー噴霧することにより炭酸飲料水
を製造する方法の他の一例として、例えば耐圧タンク内に設けた凹面状の網体に向けて水
をスプレー噴霧する方法がある（例えば、特許文献２参照）。

この特許文献２に記載された炭酸飲料水の製造方法は、図５に示すように、炭酸ガスボ
ンベ内に貯蔵された炭酸ガスを耐圧タンク１０８の上部に設けた炭酸ガスノズル１０９へ
導き、同炭酸ガスノズル１０９から耐圧タンク１０８内に炭酸ガスを充満させ、耐圧タン
ク１０８内を常に一定圧に保っている。一方、水は、耐圧タンク１０８の上部に設けた水
ノズル１１０へ導き、その水ノズル１１０から耐圧タンク１０８内に向けてラッパ状に噴
霧する。噴霧した水は、耐圧タンク１０８内に設けた凹面状の金網１１１に衝突して小さ
な粒子に砕かれ、炭酸ガスを吸収しながら、耐圧タンク１０８内に徐々に落下するように
なっている。
特開平８−３２３１７２号公報 特開２０００−２６２８７５号公報

ところで、上記各特許文献１及び２に記載された炭酸水の製造方法のように、炭酸ガス
で加圧した耐圧タンク（カーボネーター）を用いる方法は、高濃度の炭酸水を製造するこ
とができるという利点がある。しかしながら、上記各特許文献１及び２に記載された炭酸
水の製造方法は、冷水において炭酸ガスの溶解効率が高いのを利用し、冷水に炭酸ガスを
溶解させて炭酸飲料水を製造することを目的としたものである。このため、各特許文献１
及び２では、炭酸ガスで所望圧力に加圧した耐圧タンク内に所望温度の温水をスプレー噴
霧することにより炭酸ガスを溶解させて炭酸温水を短時間で製造することに関しては何ら
言及されていない。上述したような炭酸泉の生理的効果を得るために、最適な遊離炭酸濃
度や炭酸ガス溶解率とした所望温度の炭酸泉を得ることは意図しないものとなっている。

また、上記各特許文献１及び２に記載された炭酸水の製造装置を使って炭酸水の製造量
を増やすためには、タンク容量を大きくする必要がある。このためには、装置全体を大型
化する必要があり、その設備費や管理費が高騰するという問題があった。更に、前記カー
ボネーターを使用して、炭酸ガスを温水に溶解させることで、炭酸温水を人工的に製造し
ようとするためには、温水における炭酸ガスの溶解効率を高めることが必要であった。し
かし、前記カーボネーターを使用することにより、高濃度の炭酸温水を高い炭酸ガス溶解
効率で製造する方法は、本願発明者により解決されるまで、解決の目途が立っていなかっ
た。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、高濃度の炭酸泉を高い溶解効率
で製造することを可能にした炭酸泉製造方法を提供することを第１の目的としている。更
には、天然温水と人工的に製造された炭酸泉とを混合することにより、天然温水の炭酸泉
化を可能にし、コンパクトであり、製造能力の高い炭酸泉製造装置を提供することを第２
の目的としている。

本願請求項１に係る発明は、炭酸ガスを水に溶解させて炭酸泉を製造する方法であって、前記炭酸ガスで耐圧タンク内の圧力を０．０５ＭＰａ〜０．３ＭＰａに加圧すること、及び前記耐圧タンク内の前記炭酸ガス中に前記温水をスプレー噴霧することを含んでなることを特徴とする炭酸泉の製造方法にある。

本願請求項２に係る発明は、炭酸ガスを水に溶解させて炭酸泉を製造する方法であって、耐圧タンクに接続された炭酸ガス供給手段から炭酸ガスを供給して、前記耐圧タンク内の圧力を加圧すること、スプレーノズルを有する第１の水供給手段から、前記耐圧タンク内に前記水をスプレー噴霧すること、前記耐圧タンク内にて製造された炭酸泉の取り出し手段に接続された止水栓の上流側から、第２の水供給手段により水を供給し、前記耐圧タンク内にて製造された炭酸泉と混合すること、を含んでなると共に、前記第２の水供給手段から供給される水量を、前記第１の水供給手段から供給される水量で割った値に、０．０５〜０．３ＭＰａを乗じた値の範囲内に、前記耐圧タンク内の圧力を調整すること、を含んでなる炭酸泉の製造方法にある。

請求項３に係る発明は、上記請求項１又は上記請求項２に係る発明にあって、前記スプレー噴霧の圧力を０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａに制御することを含んでいることを特徴としている。

請求項４に係る発明は、上記請求項１〜３のいずれかに係る発明にあって、前記温水の温度を２５〜５０°Ｃに制御することを含んでいることを特徴としている。

請求項５に係る発明は、上記請求項１〜４のいずれかに記載の発明にあって、前記スプ
レー噴霧パターンが、空円錐状になるように噴霧することを含んでいることを特徴として
いる。

請求項６に係る発明は、上記請求項１〜５のいずれかに記載の発明にあって、前記スプ
レー噴霧角度を４５〜１２０°に制御することを含んでいることを特徴としている。

請求項７に係る発明は、炭酸ガスを温水に溶解させて炭酸泉を製造する装置であって、
耐圧タンクと、前記耐圧タンクに接続した炭酸ガス供給手段と、前記耐圧タンク内に配さ
れたスプレーノズルを有する第１の水供給手段と、前記耐圧タンク内で製造された炭酸泉
の取り出し手段と、前記炭酸泉の取り出し手段に接続された止水栓と、前記止水栓の上流
側に接続された第２の水供給手段とを備えてなることを特徴とする炭酸泉の製造装置にあ
る。

請求項８に係る発明は、上記請求項７に係る発明にあって、前記止水栓として混合栓が
用いられ、前記第２の水供給手段が前記混合栓に接続されていることを特徴としている。

請求項９に係る発明は、上記請求項７又は８に係る発明にあって、前記炭酸泉の取り出
し手段と前記止水栓との間に貯蔵タンクが配設されていることを特徴としている。

請求項１０に係る発明は、上記請求項７〜９のいずれかに記載の発明にあって、前記スプレーノズルが、空円錐ノズルであることを特徴としている。

請求項１１に係る発明は、上記請求項７〜１０のいずれかに記載の発明にあって、前記スプレーノズルの噴霧角度が、４５〜１２０°であることを特徴としている。

本願発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねたところ、炭酸ガスにより加圧
した耐圧タンク内に温水をスプレー噴霧することにより炭酸泉を人工的に製造する際に、
耐圧タンク内の圧力、スプレー噴霧の圧力、温水の供給温度、スプレー噴霧パターン、ス
プレー噴霧角度を、ある特定の値をもって耐圧タンク内に温水をスプレー噴霧すれば、良
好な生産性が実現できることを知った。

すなわち、本発明の炭酸泉製造方法にあっては、特に、予め決められた一定圧で耐圧タ
ンク内に炭酸ガスを充満させ、充満した耐圧タンク内にスプレーノズルにより温水を噴霧
して微細化し、炭酸ガスと噴霧した温水との接触面積を拡大し、噴霧した温水に炭酸ガス
を効率的に、しかも高濃度で溶解させることにより、容易に安定して且つ効率的に炭酸泉
を製造することができる。

炭酸ガスにより加圧した耐圧タンク内に温水をスプレー噴霧することにより炭酸泉を製
造するにあたっては、上記請求項１に係る発明のように、０．０５〜０．３ＭＰａの範囲
内に耐圧タンク内の圧力を調整することが好適である。好ましくは、０．１〜０．２ＭＰ
ａの圧力に調整することが特に有効である。耐圧タンク内の圧力が０．０５ＭＰａ未満の
場合は、炭酸ガスの遊離炭酸濃度が著しく低下してしまうため好ましくない。一方、耐圧
タンク内の圧力が０．３ＭＰａを超えると、炭酸ガスの溶解効率が著しく低下してしまう
ため望ましくない。

スプレー噴霧圧力は、ノズル数、ノズルサイズ、温水供給流量によって影響されるが、
上記請求項３に係る発明のように、０．０５〜０．５ＭＰａの範囲内に調整することが好
適である。更に好ましくは、０．１〜０．４ＭＰａの圧力に調整することが特に有効であ
る。スプレー噴霧圧力が０．１ＭＰａ未満であると、炭酸ガスの溶解効率が低下してしま
うため好ましくない。一方、スプレー噴霧圧力が０．５ＭＰａを超えると、ポンプの仕様
に制約を受けることとなり、好ましくない。

温水の温度としては、上記請求項４に係る発明のように２５〜５０°Ｃが好適である。
温水の温度が２５°Ｃ未満である場合には、炭酸泉としての温浴効果が得られない。一方
、温水の温度が５０°Ｃを超えると、炭酸ガスの溶解度が著しく低下し、入浴温度として
適温である３５〜４２°Ｃ程度で入浴しようとする時には、炭酸泉の効能が更に低下して
しまう。これらの炭酸ガス圧力、スプレー噴霧圧力及び温水の温度の３つの条件を満足さ
せることにより、更に効率的に高濃度で温浴に最適な温度とした炭酸泉を製造することが
できる。

前記スプレーノズルの噴霧パターンとしては、上記請求項５に係る発明のように、空円錐状になるように噴霧することが有効である。炭酸ガスと接触する水滴の表面積を大きくするようにラッパ状に噴霧することにより、炭酸ガスと温水との接触面積を増大させることができ、炭酸ガスの溶解効率を向上させることができるようになる。

スプレー噴霧角度としては、上記請求項６に係る発明のように、４５°〜１２０°の範
囲内に調整することが好適である。更に好ましくは、６０°〜１００°の範囲内でスプレ
ー噴霧することが特に有効である。スプレー噴霧角が４５°未満であると、噴霧面積が小
さくなり、炭酸ガスと温水とが全体的に満遍なく接触しずらくなる。このため、炭酸ガス
の溶解効率を低下させてしまう。スプレー噴霧角が１２０°を超えると、スプレーノズル
の隣接する水滴同士が互いに接触したり、耐圧タンクの内壁に接触しやすくなる。このた
め、炭酸ガスの溶解効率を低下させてしまうことになる。

本発明の炭酸泉製造方法は、上記請求項７に係る発明のような炭酸泉製造装置を使って
好適に実施することができる。耐圧タンクには、炭酸ガス供給手段と、スプレーノズルを
有する第１の水供給手段と、炭酸泉の取り出し手段とを接続することができる。同炭酸泉
の取り出し手段に止水栓を接続することができ、この止水栓の上流側に第２の水供給手段
を接続することができる。

炭酸泉の製造にあたり、水道水などの温水に代えて、例えば沈殿物を含んだ天然温水の
濁水を、前記第１の水供給手段を介して前記スプレーノズルから前記耐圧タンク内に充満
した炭酸ガス中に噴霧して、炭酸ガスを溶解させようとすると、前記スプレーノズルに目
詰まりが発生しやすくなる。このため、前記炭酸ガス供給手段やスプレーノズルの耐久性
が損なわれることとなり、実用的には適さない。

炭酸泉の製造方法の好適な一例としては、例えば前記スプレーノズルを備えた第１の水
供給手段から清浄水などを温めた温水等を供給して濃厚な炭酸泉を製造し、前記第２の水供給手段から沈殿物を含んだ天然温水を供給する。これにより、天然温水と人工的に製造された炭酸温水とを混合して、天然温水の炭酸泉化が可能となる。しかも、炭酸泉化した天然温水を製造するにあたり、コンパクトで、しかも製造能力の高い炭酸泉製造装置を用いることができる。

なお、第１の水供給手段と、第２の水供給手段を使用することにより、製造される炭酸泉の温度を容易に制御することができる。例えば、第１の水供給手段に２５℃の水を供給して炭酸水を製造し、第２の水供給手段に５０℃の水を供給し、第１、第２水供給手段に供給する水の流量比を１：１とすることにより、３７．５℃の炭酸泉を得ることができる。

上記請求項８に係る発明のように、前記止水栓として混合栓を用いることができる。こ
の混合栓に前記第２の水供給手段を接続することができる。混合栓を用いることで、天然
温水と炭酸泉との混合割合を任意に調整することができる。

上記請求項９に係る発明のように、前記炭酸泉の取り出し手段と前記止水栓との間に貯
蔵タンクを配設することができる。製造した炭酸泉を前記貯蔵タンクに予め貯蔵しておけ
ば、温泉水混合の炭酸泉が必要な時に、一旦製造した炭酸泉に温泉水を混合するだけで、
短時間に多量に炭酸泉を得ることができる。

前記スプレーノズルとしては、例えば扇形ノズル、空円錐ノズル、充円錐ノズル等を使
用することができる。前記スプレーノズルとしては、上記請求項１０に係る発明のように、空円錐ノズルを使用することが好適である。空円錐ノズルは、他のノズルと比べると、同一噴霧圧力下において平均の水滴径が最も小さくなる。しかも、炭酸ガスと接触する水滴の表面積が大きくなる。このため、炭酸ガスの溶解効率を最も向上させることができるようになる。

前記スプレーノズルの噴霧角度としては、上記請求項１１に係る発明のように、４５°
〜１２０°であることが好適である。炭酸ガスと接触する水滴の表面積を大きくすること
ができる。このため、炭酸ガスの溶解効率を向上させることができるようになる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発
明の方法を好適に実施するのに用いる代表的な第１の実施形態である炭酸泉製造装置の一
例を模式的に示す構成説明図である。

図１において、符号１は炭酸ガスと温水とが導入され、炭酸ガスと温水との接触により
炭酸泉を製造するための耐圧タンクを示している。この耐圧タンク１は、炭酸ガスの圧力
に耐えることができ、しかも炭酸泉によって腐食しない材質を適宜に選択することが有効
である。その材質として、例えば樹脂やステンレスなどを使用することができる。

耐圧タンク１には、それぞれ、炭酸ガスボンベ６、減圧弁７、逆止弁８、炭酸ガス供給ライン２からなる炭酸ガス供給手段と、ポンプ９、水供給ライン３、スプレーノズル５からなる水供給手段と、炭酸泉取り出しライン４からなる炭酸泉取り出し手段とが接続されている。耐圧タンク１の上部には、炭酸ガス供給ライン２の炭酸ガス流入口が設けられている。同炭酸ガス流入口の下方位置には、温水供給ライン３に接続されたスプレーノズル５が配されている。耐圧タンク１の最下部には、炭酸泉取り出しライン４の炭酸泉流出口が配されている。これらの炭酸ガス流入口、スプレーノズル５及び炭酸泉流出口は、耐圧タンク１内において下向きに配されている。

炭酸ガスは、炭酸ガス供給ライン２を介して炭酸ガスボンベ６から減圧弁７、逆止弁８
を経て耐圧タンク１内へと供給される。水道等の温水用蛇口から直接供給される温水を原
水として使用することができる。温水は、温水供給ライン３を介してポンプ９からスプレ
ーノズル５を経て耐圧タンク１内に噴霧され、耐圧タンク１内に充満している炭酸ガスを
溶解して炭酸泉となる。耐圧タンク１内において製造された炭酸泉は、炭酸泉取り出しラ
イン４を介して流量調整弁又は止水栓１０を経て図示せぬ浴槽中へと供給される。

炭酸泉の製造時において、前記耐圧タンク１内は、炭酸ガス供給ライン２を介して炭酸
ガスボンベ６から供給された炭酸ガスを充満させることにより、常に一定圧に加圧されて
いる。減圧弁７により耐圧タンク１内の圧力を所望の圧力で一定となるように調整するこ
とができる。減圧弁７は、炭酸ガスボンベ６と接続する一般的な圧力調整器を使用するこ
とができる。逆止弁８は、炭酸ガス供給ライン２に接続された減圧弁７の下流側にあって
耐圧タンク１の炭酸ガス流入口直前に設けられている。これにより、耐圧タンク１内に入
った炭酸ガスが炭酸ガス供給ライン２へ逆流したり、製造された炭酸泉が炭酸ガス供給ラ
イン２へ逆流するのを防止することができる。耐圧タンク１内に圧力計を配置し、同圧力
計の検出値に基づいて減圧弁７を制御するように構成することもできる。

耐圧タンク１内に充填される炭酸ガスの圧力を０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下に
調整することが好適である。更に好ましくは、０．１ＭＰａ以上０．２ＭＰａ以下の圧力
に調整することが有効である。耐圧タンク１内の圧力が０．０５ＭＰａ未満の場合には、
炭酸泉の遊離炭酸濃度が著しく低下してしまう。一方、耐圧タンク１内の圧力が０．３Ｍ
Ｐａを超えると、炭酸ガスの溶解効率が著しく低下してしまう。ソーダ水等の炭酸飲料水
を製造する場合においては、耐圧タンク１内を０．５ＭＰａ以上に加圧することが好まし
いが、炭酸泉を製造する場合には、耐圧タンク１内での炭酸ガス圧力を０．５ＭＰａ以上
とすることは有効な手段とはならない。

温水は、例えば温水供給ライン３を介して給湯器等から耐圧タンク１内へ噴霧すること
ができる。温水の温度としては２５〜５０°Ｃが好適である。温水の温度が２５°Ｃ未満
である場合は、炭酸泉の温浴効果が得られない。一方、温水の温度が５０°Ｃを超えると
、炭酸ガスの溶解度が著しく低下し、入浴温度として適温である３５〜４２°Ｃ程度で入
浴しようとする時には、炭酸泉の効能が低下した状態となってしまう。なお、温水の代わ
りに、一旦製造された炭酸泉を再供給することもできる。

温水供給ライン３を介して給湯器等から供給される温水の供給圧力は、ポンプ９により
増圧することができる。一定圧で炭酸ガスを充満させた耐圧タンク１内にスプレーノズル
５により温水をラッパ状に噴霧して微細化し、噴霧した温水に炭酸ガスを溶け込ませる。
噴霧した温水は、炭酸ガスを吸収しながら、耐圧タンク１内を徐々に落下して耐圧タンク
１内に貯留されていく。

図示せぬ給湯器の給湯圧がスプレーノズル５のスプレー噴霧圧力よりも高い場合には、
ポンプ９は特に必要としない。ポンプ９が必要な場合であって、温水の供給圧を０．５Ｍ
Ｐａを超える圧力に増圧する必要がある時は、例えばベーンポンプを使用することが好ま
しい。ただし、ベーンポンプはサイズが大きくなり、しかも騒音が大きくなる等の欠点が
ある。このため、好ましくは、温水を０．５ＭＰａ以下の供給圧で供給することが好適で
ある。温水の供給圧を０．５ＭＰａ以下にすると、例えばダイヤフラムポンプや渦巻きポ
ンプを使用することできるようになる。ダイヤフラムポンプや渦巻きポンプを使用するこ
とにより、ポンプ９のサイズを小さくすることでき、ポンプ９の騒音を低減することがで
きる。しかも、圧力が低下する分だけ電力量を削減することができる。

使用するスプレーノズル５のスプレー噴霧圧力は、ノズル数、ノズルサイズ、温水供給
流量によって影響されるが、スプレー噴霧圧力を０．０５以上０．５ＭＰａ以下の範囲内
に調整することが好適である。更に好ましくは、スプレー噴霧圧力を０．１ＭＰａ以上０
．４ＭＰａ以下の圧力に調整することが特に有効である。スプレー噴霧圧力が０．１ＭＰ
ａ未満であると、炭酸ガスの溶解効率が低下してしまうため、好ましくない。一方、スプ
レー噴霧圧力が０．５ＭＰａを超えると、前述のようにポンプ９の仕様に制約を受けるこ
ととなり、好ましくない。

スプレーノズル５のノズル数は、計測装置で実測することにより、最適なノズル数を選
定することが肝要である。ノズル数を増やしてノズル密度を高くすると、スプレーノズル
５から噴霧された水滴同士がぶつかりやすくなる。このため、炭酸ガスと接触する水滴の
表面積を低減させ、炭酸ガスの溶解効率を低下させてしまう。また、ノズル数を減らして
ノズル密度を低くすると、ノズル当りの流量が増え、平均水滴径が大きくなる。このため
、炭酸ガスと接触する水滴の表面積が小さくなり、この場合も炭酸ガスの溶解効率を低下
させてしまうため好ましくない。

スプレーノズル５としては、扇形ノズル、空円錐ノズル、充円錐ノズル等を使用するこ
とができる。特に、空円錐ノズルを使用することが有効である。空円錐ノズルは、他のノ
ズルと比べると、同一噴霧圧力下において平均水滴径が最も小さくなり、しかも、炭酸ガ
スと接触する水滴の表面積が大きくなる。このため、スプレーノズル５の噴霧パターンと
しては、空円錐状（ラッパ状）に噴霧することが好適であり、炭酸ガスの溶解効率を向上
させることができるようになる。

スプレー噴霧角度としては、４５°以上１２０°以下の範囲内に調整することが好適で
ある。更に好ましくは、６０°以上１００°以下の範囲内でスプレー噴霧することが特に
有効である。スプレー噴霧角度が４５°未満であると、噴霧面積が小さくなり、炭酸ガス
と霧状の水滴とが満遍なく接触することができなくなる。このため、炭酸ガスの溶解効率
を低下させてしまう。スプレー噴霧角度が１２０°を超えると、スプレーノズル５から噴
霧された水滴同士が接触したり、耐圧タンク１の内壁に接触しやすくなる。このため、こ
の場合でも炭酸ガスの溶解効率を低下させてしまう。

噴霧した温水が、炭酸ガスを吸収しながら、耐圧タンク１内に溜まると、前記炭酸泉取
り出しライン４を介して装置外へと放出される。耐圧タンク１の下部には、ある程度の量
の炭酸泉を溜めておく必要がある。炭酸泉取り出しライン４の炭酸泉流出口の高さよりも
炭酸泉の水位が低いと、耐圧タンク１内に充満した炭酸ガスが炭酸泉取り出しライン４か
ら直接流出してしまうため好ましくない。これとは逆に、炭酸泉取り出しライン４の炭酸
泉流出口の高さよりも炭酸泉の水位が高くなり、スプレーノズル５が炭酸泉に浸されてし
まうと、スプレーノズル５としての機能を喪失してしまう。このため、炭酸泉取り出しラ
イン４の炭酸泉流出口とスプレーノズル５との間の範囲内に炭酸泉の水位を合わせること
が肝要である。

炭酸泉の水位の調整には止水栓（流量調整弁）１０を使用することができる。耐圧タン
ク１内に図示せぬ水位計又は水位検知器などを設けることができる。炭酸泉の水位変動を
図示せぬ水位検知器により検知し、その検知信号を図示せぬ制御部へ送る。同制御部から
の信号に基づき止水栓１０を制御することにより炭酸泉の水位を自動調整することができ
る。

図２は本発明の方法を好適に実施するのに用いる炭酸泉製造装置の他の一例を模式的に
示す全体説明図である。

この第２の実施形態では、耐圧タンク１と止水栓１０との間に、ポンプ１２及び水供給ライン１１からなる第２の水供給手段を配設したことが上記第１の実施形態と異なっている。なお、図２において上記第１の実施形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。また、この第２の実施形態では、上記第１の実施形態における水供給手段を第１の水供給手段という。

図２において、止水栓１０の下流側における炭酸泉取り出しライン４には、第２の水供給手段（水供給ライン１１）が接続されている。水は、水供給ライン１１を介してポンプ１２から止水栓１０の下流側へと供給され、炭酸泉と水を混合することができる。この第２の実施形態では、水供給ライン１１を炭酸泉取り出しライン４に接続したが、図示例に限定されるものではなく、例えば耐圧タンク１に直接接続することができる。ただし、水供給ライン１１を炭酸泉取り出しライン４に接続すると、耐圧タンク１をコンパクトに構成することができるため望ましい。水供給ライン１１と炭酸泉取り出しライン４との接続は、図示せぬ混合栓を用いることで、炭酸泉と水との混合比率を自由に変えることができる。水供給ライン１１から水を供給する代わりに、天然温水又は天然温泉水を供給することもできる。

また、止水栓１０の上流側における炭酸泉取り出しライン４には、図示せぬ貯蔵タンク
を配設することができる。製造した炭酸泉を前記貯蔵タンクに貯蔵しておけば、必要な時
に、予め製造しておいた炭酸泉を使用することができ、短時間で所望量の炭酸泉を得るこ
とができる。

ヘンリーの法則によると、液体に対する気体の溶解度は、その気体の分圧に比例する。
つまり、耐圧タンク１内の圧力を上げるほど、耐圧タンク１内では遊離炭酸濃度の高い炭
酸泉を製造することができる。しかし、この濃厚な炭酸泉も大気圧に開放されると、すぐ
に濃度が低下してしまうため、濃厚な炭酸泉を製造しても無駄になってしまう。大気圧に
開放される前の遊離炭酸濃度は、大気圧に開放される時における飽和濃度付近にするのが
特に望ましい。

そこで、濃厚な炭酸泉を水供給ライン１１から供給される水によって、装置外の大気圧に開放される時における飽和濃度付近にまで希釈し、炭酸泉として取り出すことができる。これにより、コンパクトな耐圧タンク１で大量の炭酸泉の製造が可能となる。より大量の炭酸泉を製造するには、耐圧タンク１内の圧力を上げ、水供給ライン１１から供給される水量と第１の水供給手段から供給される水量との比を上げればよい。

耐圧タンク１内の圧力は、上記第１の実施形態のように第１の水供給手段だけを使用した場合には０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下の範囲内に調整することが好適である。特に好ましくは、０．１ＭＰａ以上０．２ＭＰａ以下の範囲内に圧力を調整することが有効である。しかし、第１の水供給手段と一緒に第２の水供給手段を使用する場合は、第２の水供給手段から供給される水量を、第１の水供給手段から供給される水量で割った値に、０．０５〜０．３ＭＰａを乗じた値の範囲内に耐圧タンク１内の圧力を調整することが好適である。好ましくは、０．１〜０．２ＭＰａを乗じた値の範囲内に耐圧タンク１内の圧力を調整することが特に有効である。

耐圧タンク１内の圧力が０．０５ＭＰａ未満であると、炭酸泉の遊離炭酸濃度が著しく
低下してしまうため、好ましくない。一方、耐圧タンク１内の圧力が０．３ＭＰａを超えると、炭酸ガスの溶解効率が著しく低下してしまう。また、第２の水供給手段から供給される水量と第１の水供給手段から供給される水との比を相当に大きくすると、耐圧タンク１内の圧力が非常に高くなる。このため、耐圧タンク１の耐圧を考慮して、その比を決めることが肝要となる。

液体に対する気体の溶解度は低温ほど高くなる。このため、耐圧タンク１内での炭酸ガ
スの溶解効率を上げるのには、第１の水供給手段の温水の温度を下げ、第２の水供給手段から供給する水の温度で、取り出す炭酸泉の温度を調整する。これにより、適温に調整された炭酸泉を製造することができる。炭酸泉の適温としては２５〜５０°Ｃの温度に調整することが好ましく、更に好ましくは、３５〜４２°Ｃの温度に調整することが特に有効である。特に、前述の混合栓を用いることにより温度の調整を容易に行うことができる。

図１に示す第１の水供給手段のみを備えた炭酸泉製造装置では、水供給ライン３にスプレーノズル５が具備されている。炭酸泉の製造にあたり、水道水などの温水に代えて、例えば沈殿物を含んだ天然温水の濁水を、水供給ライン３を介してスプレーノズル５から耐圧タンク１内に充満した炭酸ガス中に噴霧することにより、炭酸ガスを溶解させようとすると、スプレーノズル５に目詰まりが発生しやすくなる。このため、水供給ライン３に天然温水を供給せずに、水供給ライン１１から天然温水を供給した方が、装置の耐久性を向上させることができる。

この第２の実施形態にあっては、スプレーノズル５を備えた水供給ライン３に清浄水を供給し、上述のように濃厚な炭酸泉を製造する。一方、スプレーノズル５を備えていない水供給ライン１１に沈殿物を含んだ天然温水を供給することにより、天然温水の炭酸泉化が可能となる。水供給ライン１１中に流れる天然温水に、例えば香料、着色料、皮膚保湿剤、ビタミン剤、ｐＨ調整剤などを含有させることができる。

以下に、本発明の更に具体的な実施例について比較例とともに、表１及び表２を参照し
ながら説明する。
先ず最初に、実施例及び比較例において説明する炭酸ガスの溶解効率及び炭酸泉製造装
置に関して説明する。表１及び表２中における炭酸ガスの溶解効率は、次式（１）により
求めた。

炭酸ガスの溶解効率（％）＝（炭酸泉中の炭酸ガス溶解量／使用した炭酸ガス量）×１
００ ……（１）
図１に示した炭酸泉製造装置により炭酸泉を製造した。炭酸泉製造装置の基本構成は、
炭酸飲料製造装置（（株）ニットク製のＭＧソーダミル（タンク容量：５Ｌ））であり、
炭酸飲料を製造するときの標準条件は次のとおりである。

タンク圧力 ：０．９ＭＰａ
ノズル数 ：２個
ノズルパターン：空円錐
噴霧角 ：９０°
噴霧圧力 ：１．５ＭＰａ
ポンプ ：ベーンポンプ（日本オイルポンプ（株）製のプロコンポンプ１５０５
Ｘ）

上記炭酸飲料製造装置の基本仕様を変更した。耐圧タンク１内の圧力を０．２ＭＰａに
保った状態で炭酸泉の製造を行った。使用した温水の温度は４０°Ｃである。その結果を
表１に示している。高濃度の炭酸泉を高溶解効率で製造することができた。

耐圧タンク１内の圧力を０．１ＭＰａに変更した以外は、上記実施例１と同様な方法で
炭酸泉を製造した。その結果を表１に示す。高濃度の炭酸泉を高溶解効率で製造すること
ができた。

スプレーノズル５の噴霧圧力を変更した。噴霧圧力を０．４ＭＰａに変更した以外は、
上記実施例１と同様な方法で炭酸泉を製造した。その結果を表１に示す。高濃度の炭酸泉
を高溶解効率で製造することができた。

スプレーノズル５の噴霧圧力を変更した。噴霧圧力を０．２５ＭＰａに変更した以外は
、上記実施例１と同様な方法で炭酸泉を製造した。その結果を表１に示す。高濃度の炭酸
泉を高溶解効率で製造することができた。

また、ポンプ９をダイヤフラムポンプ（アクアテック製ＤＤＰ−５５０）に代えた以外
は、上記実施例４と同様な方法で炭酸泉を製造した。高濃度の炭酸泉を高溶解効率で製造
することができ、かつ、ポンプ９のサイズを小さくして装置をコンパクト化することがで
き、ポンプ９の騒音を抑えることができた。

比較例１

耐圧タンク１内の圧力を０．４ＭＰａに変更した以外は、上記実施例１と同様な方法で
炭酸泉を製造した。その結果を表１に示す。高濃度の炭酸泉を製造することはできたが、
炭酸泉の溶解効率が非常に低かった。

比較例２

耐圧タンク１内の圧力を０．０１ＭＰａに変更するとともに、スプレーノズル５の噴霧
圧力を０．４ＭＰａに変更した以外は、上記実施例１と同様な方法で炭酸泉を製造した。
その結果を表１に示す。高濃度の炭酸泉を製造することができなかった。

図２に示した炭酸泉製造装置を使って炭酸泉を製造した。その装置の基本構成は図１に
示す装置と同じである。ただし、耐圧タンク１内の圧力を０．３ＭＰａに変更して、第１
の水供給手段の供給量は２．７Ｌ／ｍｉｎとした。第２の水供給手段の供給量は３．３Ｌ／ｍｉｎとした。従って、炭酸泉製造量は６．０Ｌ／ｍｉｎである。第１及び第２の水供給手段における水温は、いずれも４０°Ｃである。その結果を表２に示している。高濃度の炭酸泉を高流量で製造することができた。

耐圧タンク１内の圧力を０．４５ＭＰａに変更し、第２の水供給手段の供給量を５．８Ｌ／ｍｉｎとした。炭酸泉製造量は８．５Ｌ／ｍｉｎである。それ以外は、上記実施例５と同様な方法で炭酸泉を製造した。その結果を表２に示す。高濃度の炭酸泉を高流量で製造することができた。

図３は、本発明装置と比較するために製作した炭酸泉製造装置の一例を模式的に示す全
体説明図である。この比較例３にあっては、流量調整弁１０の上流側における炭酸泉取り
出しライン４に第２の水供給手段を配設したことが上記第２の実施形態とは異なっている。なお、図３において上記第２の実施形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付しているため、これらの部材に関する詳細な説明は省略する。

図３において、第２の水供給手段を流量調整弁１０の上流側に接続した以外は、上記実施例５と同様な方法で炭酸泉を製造した。その結果を表２に示している。高濃度の炭酸泉が得られなかった。

以上の説明からも明らかなように、本発明に係る炭酸泉製造方法によれば、炭酸ガスで
０．０５〜０．３ＭＰａに加圧した耐圧タンク内に温水をスプレー噴霧することで、高濃
度の炭酸泉を高い溶解効率で製造することができる。なお、炭酸ガスで０．０５〜０．３
ＭＰａに加圧した耐圧タンク内の圧力に対して、スプレー噴霧の圧力、温水の供給温度、
スプレー噴霧パターン、スプレー噴霧角度のいずれか一つ、或いはそれらの任意の組合せ
によっても、本発明の目的を充分に達成することができることは勿論である。従って、本
発明は上記各実施形態や変形例に限定されないことは当然であり、各請求項に記載した範
囲内で様々に設計変更が可能である。

また、本発明に係る炭酸泉製造装置によれば、スプレーノズルを備えた第１の水供給手段に清浄水を供給して濃厚な炭酸泉を製造し、スプレーノズルを備えていない第２の水供給手段に沈殿物を含んだ天然温水を供給することができる。これにより、多量の炭酸泉水を合理的に製造することができる。コンパクトであり、製造能力の高い炭酸泉製造装置を得ることができる。なお、本発明は上記各実施形態や各実施例に限定されるものではなく、それらの実施形態や実施例から当業者が容易に変更可能な技術的な範囲をも当然に包含するものである。

本発明の代表的な第１の実施形態である炭酸泉製造装置を模式的に示す全体説明図である。（実施例１〜４） 本発明の炭酸泉製造装置の他の一例を模式的に示す全体説明図である。（実施例５及び６） 本発明装置と比較するために製作した炭酸泉製造装置の一例を模式的に示す全体説明図である。（比較例３） 従来における炭酸水製造装置の一例を示す全体説明図である。 従来における炭酸水製造装置の他の例を示す全体説明図である。

符号の説明

１ 耐圧タンク
２ 炭酸ガス供給ライン
３ 温水供給ライン（第１の水供給ライン）
４ 炭酸泉取り出しライン
５ スプレーノズル
６ 炭酸ガスボンベ
７ 減圧弁
８ 逆止弁
９，１２ ポンプ
１０ 止水栓
１１ 第２の水供給ライン

Claims (11)

1. 炭酸ガスを水に溶解させて炭酸泉を製造する方法であって、
   前記炭酸ガスをもって耐圧タンク内の圧力を０．０５ＭＰａ〜０．３ＭＰａに加圧する
   こと、及び
   前記耐圧タンク内の前記炭酸ガス中に前記水をスプレー噴霧すること、
   を含んでなることを特徴とする炭酸泉の製造方法。
2. 炭酸ガスを水に溶解させて炭酸泉を製造する方法であって、
   耐圧タンクに接続された炭酸ガス供給手段から炭酸ガスを供給して、前記耐圧タンク内の圧力を加圧すること、
   スプレーノズルを有する第１の水供給手段から、前記耐圧タンク内に前記水をスプレー噴霧すること、
   前記耐圧タンク内にて製造された炭酸泉の取り出し手段に接続された止水栓の上流側から、第２の水供給手段により水を供給し、前記耐圧タンク内にて製造された炭酸泉と混合すること、
   を含んでなると共に、
   前記第２の水供給手段から供給される水量を、前記第１の水供給手段から供給される水量で割った値に、０．０５〜０．３ＭＰａを乗じた値の範囲内に、前記耐圧タンク内の圧力を調整すること、
   を含んでなる炭酸泉の製造方法。
3. 前記スプレー噴霧の圧力を０．０５ＭＰａ〜０．５ＭＰａに制御することを含んでなる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記水の温度を２５〜５０°Ｃに制御することを含んでなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記スプレー噴霧パターンが、空円錐状になるように噴霧することを含んでなることを
   特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
6. 前記スプレー噴霧角度を４５〜１２０°に制御することを含んでなることを特徴とする
   請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
7. 炭酸ガスを温水に溶解させて炭酸泉を製造する装置であって、
   耐圧タンクと、
   前記耐圧タンクに接続された炭酸ガス供給手段と、
   前記耐圧タンク内に配されたスプレーノズルを有する第１の水供給手段と、
   前記耐圧タンク内にて製造された炭酸泉の取り出し手段と、
   前記炭酸泉の取り出し手段に接続された止水栓と、
   前記止水栓の上流側に接続された第２の水供給手段と、
   を備えてなることを特徴とする炭酸泉の製造装置。
8. 前記止水栓として混合栓が用いられ、前記第２の水供給手段が前記混合栓に接続されて
   なることを特徴とする請求項７記載の製造装置。
9. 前記炭酸泉の取り出し手段と前記止水栓との間に貯蔵タンクが配設されてなることを特
   徴とする請求項７又は８記載の製造装置。
10. 前記スプレーノズルが、空円錐ノズルであることを特徴とする請求項７〜９のいずれか
    に記載の製造装置。
11. 前記スプレーノズルの噴霧角度が、４５〜１２０°であることを特徴とする請求項７〜
    １０のいずれかに記載の製造装置。

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