JP2006212098A - Hot carbonated water preparation apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、温水と炭酸ガスとを混合装置を用いて混合することにより、炭酸ガスを溶解させた炭酸温水を生成する炭酸温水生成装置、及びこの装置を用いた炭酸温水生成方法に関する。 The present invention relates to a carbonated hot water generating device that generates hot carbonated water in which carbon dioxide gas is dissolved by mixing warm water and carbon dioxide gas using a mixing device, and a carbonated hot water generating method using the device.
炭酸泉に含まれた炭酸ガスは、経皮吸収されることにより、血管拡張作用、抗炎症作用、血液をさらさらにする作用等の各種の効能を発揮する。また、ガス交換促進作用により細胞の呼吸を活発化し、新陳代謝が促進されることから、医療的効果のみならず、ダイエットなどの美容効果もある。 Carbon dioxide gas contained in the carbonate spring exhibits various effects such as a vasodilatory effect, an anti-inflammatory effect, and an action of further increasing blood by being absorbed through the skin. In addition, the respiration of the cells is activated by the gas exchange promoting action and the metabolism is promoted, so there are not only medical effects but also beauty effects such as diet.
そこで、このような優れた効能を有する炭酸泉を自宅で簡易に生成可能とするために、特許文献1あるいは特許文献2には、スタティックミキサにより温水に炭酸ガスを分散させる炭酸温水生成装置及び同生成方法が開示されている。
しかしながら、上記特許文献1及び2に開示されたスタティックミキサを用いる装置及び方法では、これら特許文献に記載されている1000ppm程度の濃度を実現するのが限界であり、より高い濃度の実現は困難であった。このため、炭酸泉の効能を十分に享受できているとはいえず、改善の余地があった。
However, in the apparatus and method using the static mixer disclosed in
この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであって、高濃度な炭酸ガス濃度を有し優れた効能を享受することができる炭酸泉の生成を可能とするための炭酸温水生成装置及び同生成方法の提供を課題とする。 The present invention has been made in view of such a technical background, and generates hot carbonated water for enabling the generation of a carbonated spring that has a high concentration of carbon dioxide gas and can enjoy excellent effects. It is an object to provide an apparatus and a generation method thereof.
上記課題は、温水と炭酸ガスとを混合装置を用いて混合することにより、炭酸ガスを溶解させた炭酸温水を生成する炭酸温水生成装置であって、前記混合装置は、温水を導入する温水導入部と、導入される温水に炭酸ガスを混入する炭酸ガス導入部と、混入された炭酸ガスから多数の微小気泡を生成させる微小気泡生成部と、生成した多数の微小気泡が溶解した炭酸温水を放出させる放出口とを有し、前記微小気泡生成部は、流断面積を狭める絞り部と、炭酸温水の流れ方向に流断面積が増大する末広部とを有することを特徴とする炭酸温水生成装置によって解決される。 The above-mentioned problem is a hot carbonated water generating device that generates hot carbonated water in which carbon dioxide gas is dissolved by mixing warm water and carbon dioxide using a mixing device, wherein the mixing device introduces hot water to introduce warm water A carbon dioxide gas introduction unit that mixes carbon dioxide gas into the hot water to be introduced, a microbubble generation unit that generates a large number of microbubbles from the mixed carbon dioxide gas, and a carbonated hot water in which the generated many microbubbles are dissolved A discharge port for discharging, and the micro-bubble generating unit has a throttle unit that narrows a flow cross-sectional area, and a divergent part whose flow cross-sectional area increases in a flow direction of the carbonated hot water. Solved by the device.
前記微小気泡生成部は、流断面積を狭める絞り部と、炭酸温水の流れ方向に流断面積が増大する末広部とを有しているから、炭酸温水の流れ方向に圧力差を生成させて衝撃波を生じさせることで、混入された炭酸ガスから多数の微小気泡を生成する。 The micro-bubble generating part has a constricted part that narrows the flow cross-sectional area and a divergent part whose flow cross-sectional area increases in the flow direction of hot carbonated water, so that a pressure difference is generated in the flow direction of hot carbonated water. A large number of microbubbles are generated from the mixed carbon dioxide gas by generating a shock wave.
さらに好ましくは、該微小気泡生成部は円錐形状を有し、炭酸ガス混合温水の流れ方向に拡径するものである。 More preferably, the microbubble generator has a conical shape and expands in the direction of flow of carbon dioxide mixed hot water.
さらに、省エネルギーの観点からは、該微小気泡生成部の開き角度が狭い方が望ましく(導入する液体の圧力を下げることができる)、該微小気泡生成部の開き角度は40度未満が良く、さらに、30度以下、さらには20度以下であってもよく、後述する実施形態では該微小気泡生成部の開き角度は10度以下、具体的には6度である。 Furthermore, from the viewpoint of energy saving, it is desirable that the opening angle of the microbubble generating unit is narrow (the pressure of the liquid to be introduced can be reduced), and the opening angle of the microbubble generating unit is preferably less than 40 degrees, , 30 degrees or less, or even 20 degrees or less. In an embodiment described later, the opening angle of the microbubble generator is 10 degrees or less, specifically 6 degrees.
前項(1)に記載された発明によれば、混合装置として、微小気泡生成部が流断面積を狭める絞り部と、炭酸温水の流れ方向に流断面積が増大する末広部とを有する、ベンチュリ管に類似したタイプのものに構成されているから、炭酸温水の流れ方向に圧力差を生成させて衝撃波を生じさせることで、マイクロバブルと称される極めて微小な炭酸ガスの気泡を生成させることができる。この微小気泡は、広い体表面積を有しており水溶性が高いことから、大きい気泡に比べて単位体積あたりの溶解速度が大きくなる。このため、生成された炭酸ガスの微小気泡が温水中に速やかに溶解して、炭酸ガス濃度の高い炭酸温水を生成することができる。 According to the invention described in the preceding paragraph (1), as a mixing device, a venturi having a narrowed portion in which the microbubble generating portion narrows the flow cross-sectional area and a divergent portion in which the flow cross-sectional area increases in the flow direction of the carbonated hot water. Because it is configured to be similar to a tube, it generates a very small carbon dioxide bubble called a microbubble by creating a shock wave by creating a pressure difference in the flow direction of carbonated hot water. Can do. Since these microbubbles have a large body surface area and high water solubility, the dissolution rate per unit volume is larger than that of large bubbles. For this reason, the produced | generated microbubble of the carbon dioxide gas melt | dissolves rapidly in warm water, and can produce | generate carbon dioxide warm water with a high carbon dioxide gas concentration.
前項(2)に記載された発明によれば、円錐形状を有し炭酸ガス混合温水の流れ方向に拡径する微小気泡生成部を有するものとなる。 According to the invention described in the preceding item (2), the microbubble generating part having a conical shape and expanding in the flow direction of the carbon dioxide mixed hot water is provided.
前項(3)に記載された発明によれば、開き角度が大きいと、放出口近傍で流れの剥離が起きてしまい、流れに対する抵抗が大きくなり、それだけ導入する温水の圧力を高くする必要があり、その分だけ動力を余分に使うことになるが、開き角度を40度未満とすることで、省エネルギー性に優れたものとなし得る。 According to the invention described in the preceding item (3), if the opening angle is large, flow separation occurs in the vicinity of the discharge port, the resistance to the flow increases, and it is necessary to increase the pressure of the hot water to be introduced accordingly. The extra power is used for that amount, but by making the opening angle less than 40 degrees, it is possible to achieve excellent energy saving.
前項(4)に記載された発明によれば、前記炭酸ガス導入部は、前記微小気泡生成部における炭酸温水の流れ方向に炭酸ガスを導入するものであるから、より効果的に微小気泡を発生させることができる。 According to the invention described in the preceding item (4), since the carbon dioxide introduction part introduces carbon dioxide in the flow direction of the carbonated hot water in the fine bubble generation part, the fine bubbles are generated more effectively. Can be made.
前項(5)に記載された発明によれば、炭酸ガス濃度の高い炭酸温水を生成することができる。 According to the invention described in the preceding item (5), hot carbonated water having a high carbon dioxide gas concentration can be generated.
前項(6)に記載された発明によれば、炭酸温水を循環使用するから、無駄のない効率的な炭酸水の生成が可能となる。 According to the invention described in the preceding item (6), since carbonated hot water is circulated and used, it is possible to efficiently generate carbonated water without waste.
本発明の一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態に係る炭酸温水生成装置を用いた炭酸温水生成システムの概略構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hot carbonated water generation system using a hot carbonated water generator according to an embodiment of the present invention.
図1において、100は炭酸温水生成装置、200はポンプ、300は浴槽である。 In FIG. 1, 100 is a carbonated hot water production | generation apparatus, 200 is a pump, 300 is a bathtub.
前記炭酸温水生成装置100は、炭酸ガスを発生させるための炭酸ガス源101と、該炭酸ガス源101から発生した炭酸ガスと温水とを混合するための混合装置102とを備えている。
The carbonic acid
炭酸ガス源101は、炭酸ガスを発生して温水装置に供給しうるものであれば良く、その構成は特に限定されるものではないが、一例として、炭酸ガスボンベや、重曹等の調合薬剤を収容して水等の媒体と反応させることにより炭酸ガスを発生させる形式のものを挙げることができる。混合装置102については後述する。
The
前記ポンプ200は、浴槽300内の温水301を吸い上げ管403で吸い上げると共に、温水導入管401を介して混合装置102に循環供給するものであり、これにより、浴槽300内の温水301を利用して無駄なく連続的に炭酸温水を生成できるものとなされている。
The
図2は、前記混合装置102の概略図である。この混合装置102は、ノズル本体1とノズル本体1に流体連通可能に連結された微小気泡生成部としての末広ノズル部2とを有している。ノズル本体1は略円筒状の外形状を有しており、ノズル本体1の内壁で囲まれる空間も円筒状を有している。
FIG. 2 is a schematic view of the
ノズル本体1の先端側は開口状となっており末広ノズル2と連結されている。ノズル本体1の基端側は肉厚が大きくなっており、該厚肉部の側壁には温水を導入する温水導入口3が形成されており、温水導入管401の一端が連結される。該厚肉部の上壁には、炭酸ガス源101で発生した炭酸ガスを導入する炭酸ガス導入管5を受け入れて挿通させる挿通孔6が貫設されており、さらに支持プレート7が固着されている。
The front end side of the
末広ノズル2は、温水の流れ方向に断面積が初め小さくなった後に次第に大きくなるノズルであり、ベンチュリ管に類似した形状を有している。この末広ノズル2は、ノズル本体1の先端側の開口部に流体連通可能に連結される基端部8と、炭酸ガスの溶解した炭酸温水を放出する放出口91が形成された先端部9とを有している。
The
末広ノズル2の基端部8には、流断面積を絞った絞り部が形成されており、絞り部によって形成されたスロート10を通過すると、内壁は連続状に拡径して行き、スロート10以降の内壁で囲まれる空間11は略円錐形状を有して末広部を形成している。図示のものでは、末広ノズル2の基端部8の絞り部はR面に形成されているが、側面視(断面視)直線状の傾斜面であってもよい。
At the
図示のものでは、略円錐形状の空間11は側面視において、拡がり角(開き角度)θが6度である。拡がり角θは図示のものに限定されず、例えば、好ましい範囲では、拡がり角θは40度未満である。拡がり角θが大きいと、放出口91の近傍で流れの剥離が起きてしまい、流れに対する抵抗が大きくなる。したがって、それだけノズルの入口の圧力を高くする必要があり、その分だけ動力を余分に使うことになる。拡がり角θを狭くすることで、省エネルギー性に優れるノズルを提供することができる。
In the illustrated example, the substantially
尚、図示の実施形態では、末広ノズル2の内壁で囲まれた空間11の内壁は側面視(断面視)直線状(空間が円錐状である)が、例えば、側面視(断面視)において緩やかな湾曲面に形成してもよい。
In the illustrated embodiment, the inner wall of the
ノズル本体1の温水導入口3に連結された温水導入管401の他端は、温水供給源である浴槽300から温水301を吸い上げる前記ポンプ200に連結されており、ポンプ200により加圧された温水が温水導入管401によって温水導入口3から導入される。末広ノズル2の先端側は温水導出管402を介して浴槽300に連通されており、浴槽300内に、生成した炭酸温水を放出する。浴槽300内の温水は温水導入口3から混合装置102に導入される温水として循環利用される。
The other end of the hot
炭酸ガスを導入する炭酸ガス導入管5は、図示のものは1/8インチ管であり、ノズル本体1の底壁を貫通して、ノズル本体1の長さ方向(温水の流方向)に平行して延出している。さらに、炭酸ガス導入管5は、スロート10を通る仮想軸線13上に延設しており、炭酸ガス導入管5の先端の炭酸ガス導入口14は、末広ノズル2の基端部8の開口に臨んでいる。炭酸ガス導入管5の基端側は、前記炭酸ガス源101に連結されており、炭酸ガス導入管5から加圧された炭酸ガスを放出する。
A carbon dioxide
なお、炭酸ガスの供給は、導入される温水の作用によって炭酸ガスを自然吸引するものであっても良いし、温水の導入とは別個独立したコンプレッサ等を含む炭酸ガス導入部によって炭酸ガスを強制導入するものであっても良い。強制導入の場合は、自然吸引に比べて温水における炭酸ガス割合を大きくすることができ、また、炭酸ガス割合を任意に設定したり、調整することが可能となる。導入する温水と炭酸ガスの流量比は、例えば、20%程度までは大きくすることができると考えられる。また、流量比を制御することで、生成される微小気泡の径を制御することも可能である。 The carbon dioxide gas may be supplied by naturally sucking the carbon dioxide gas by the action of the hot water introduced, or the carbon dioxide gas is forced by a carbon dioxide gas introduction section including a compressor independent of the hot water introduction. It may be introduced. In the case of forced introduction, the carbon dioxide gas ratio in the hot water can be increased as compared with natural suction, and the carbon dioxide gas ratio can be arbitrarily set or adjusted. It is considered that the flow rate ratio between the hot water and carbon dioxide gas to be introduced can be increased up to about 20%, for example. It is also possible to control the diameter of the generated microbubbles by controlling the flow rate ratio.
末広ノズル2の基端部8、先端部9にはそれぞれプレート状の基端側フランジ15、先端側フランジ16が配設されており、末広ノズル2とフランジ15,16とは両フランジ間を連結する連結ロッド17によって一体化される。基端側フランジ15には、ノズル本体1の先端部位を受け入れる受部が形成されており、ノズル本体1の先端部を受部に受け入れて両者を溶接して一体化する。先端側フランジ16は、基端側フランジ15よりも面方向にさらに延出しており、該延出部には螺子孔が形成してあり、図示しない螺子を用いて、浴室内の所定部位に連結するように構成されている。
The
このように構成された混合装置102において、温水導入口3からポンプ200により浴槽300内の温水を導入し、かつ、炭酸ガス源101で発生した炭酸ガスを炭酸ガス導入管5の先端の炭酸ガス導入口14から導入すると、末広ノズル2のスロート10を越えた空間11において多数の炭酸ガスの微小気泡が生成され、生成した微小気泡は温水に溶解しながら、先端部9の放出口91から温水導出管402を介して浴槽300内へ放出される。
In the
前記スロート10は、流断面積を絞った絞り部に形成されており、スロート10を通過すると、炭酸ガス混合温水の流れ方向に流断面積が増大するから、炭酸温水の流れ方向に圧力差を生成させて衝撃波が生じる。このため、生成された炭酸ガスの多数の微小気泡は、マイクロバブルと称される平均径が10μ以下であるような極めて微細なものとなる。このため、微小気泡の単位体積当たりの表面積は大きなものとなって、水溶性が高まり、単位体積あたりの溶解速度が大きくなる。その結果、生成された微小気泡は、混合装置102の空間11内の温水さらには浴槽300内の温水に速やかに溶解し、温水中の炭酸ガス濃度は例えば1000ppm以上好適には1200ppm以上に増加し、炭酸ガス濃度の高い炭酸泉を実現することができる。
The
また、浴槽300内の温水301で溶解することなく残留した微小気泡は、温水の表面で割れることなく温水中を循環し、浴槽内の温水の炭酸ガス濃度を長時間にわたって高濃度に維持させる。
Moreover, the microbubble which remained without melt | dissolving with the
しかも、この実施の形態では、浴槽300内の温水を循環利用しているから、炭酸ガス濃度の高い温水に、生成された微小気泡がさらに溶解することになり、ますます炭酸ガス濃度を高くすることができる。
Moreover, in this embodiment, since the hot water in the
なお、図2に示した混合装置102は、ノズル本体1と末広ノズル2とを別体の部材から構成したが、これらを一体の一つの部材から構成してもよい。図示のものでは、ノズル本体1の構成部材は金属製(ステンレス製)、末広ノズル2の構成部材はプラスチック製(アクリル樹脂製)であるが、ノズル本体1および末広ノズル2の材質はこれらに限定されるものではなく、適切な金属やプラスチックから好適に採用され得る。ノズル本体1および末広ノズル2の空間的配向は図示のものでは上下方向であるが、これらの配向はこれには限定されず、例えば水平方向に延設されるものでもよい。
In the
図3はこの発明の他の実施の形態を示すものである。この実施の形態では、浴槽300内の温水を循環利用するのではなく、給湯器500から温水導入管401を介して温水を混合装置102に供給している。なお、炭酸ガス源101、混合装置102、炭酸温水導出管402の構成は、図1に示したものと同一であるので、詳細な説明は省略する。
FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the hot water in the
また、図示は省略したが、図1の温水循環式のシステムにおいて、浴槽300自体にポンプ機能を持たせ、浴槽内で加熱した温水を外部ポンプ200を用いることなく、混合装置12に供給しても良い。
Although not shown, in the hot water circulation system of FIG. 1, the
また、炭酸温水導出管402の先端部にシャワーノズルを取り付けて、炭酸温水を該シャワーノズルから噴出させるものとしても良い。
Alternatively, a shower nozzle may be attached to the tip of the carbonated hot
図1及び図2に示した実施形態の装置を用いて、温水に炭酸ガスを溶解させる試験を行った。 Using the apparatus of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a test for dissolving carbon dioxide gas in warm water was performed.
まず、浴槽300に40℃の温水を200リットル入れ、この温水を温水吸い上げ管403、ポンプ200及び温水導入管401を介して8リットル/分の速度で混合装置102に供給し、循環させた。
First, 200 liters of 40 ° C. warm water was placed in the
一方、炭酸ガス源101から発生させた炭酸ガスを混合装置102に導入し、温水と混合した。そして、これにより得られた高濃度の炭酸温水を、導出管402を介して浴槽300に戻した。
On the other hand, carbon dioxide generated from the
この方法により温水を30分間循環させたところ、浴槽300内の温水中の炭酸ガス濃度が1200ppmとなった。
When hot water was circulated for 30 minutes by this method, the carbon dioxide gas concentration in the hot water in the
従って、この実施形態に係る炭酸温水の生成装置によれば、炭酸ガス濃度の極めて高い炭酸泉を実現できることを確認し得た。 Therefore, it has been confirmed that the carbonated hot water generating apparatus according to this embodiment can realize a carbonated spring having a very high carbon dioxide gas concentration.
1 ノズル本体
2 末広ノズル(微小気泡生成部)
3 温水導入口
5 炭酸ガス導入管
8 基端部
9 先端部(放出口)
10 スロート(絞り部)
11 空間
14 炭酸ガス導入口
101 炭酸ガス源
102 混合装置
100 炭酸水製造装置
200 ポンプ
300 浴槽
401 炭酸ガス導入管
402 炭酸ガス導出管
1
3
10 Throat (throttle part)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記混合装置は、
温水を導入する温水導入部と、導入される温水に炭酸ガスを混入する炭酸ガス導入部と、混入された炭酸ガスから多数の微小気泡を生成させる微小気泡生成部と、生成した多数の微小気泡が溶解した炭酸温水を放出させる放出口とを有し、
前記微小気泡生成部は、流断面積を狭める絞り部と、炭酸温水の流れ方向に流断面積が増大する末広部とを有することを特徴とする炭酸温水生成装置。 A carbonated hot water generator that generates hot carbonated water in which carbon dioxide is dissolved by mixing warm water and carbon dioxide using a mixing device,
The mixing device includes:
A hot water introduction section for introducing hot water, a carbon dioxide introduction section for mixing carbon dioxide into the introduced hot water, a micro bubble generation section for generating a large number of micro bubbles from the mixed carbon dioxide, and a large number of generated micro bubbles And a discharge port for discharging the carbonated hot water dissolved therein,
The said micro bubble production | generation part has a throttle part which narrows a flow cross-sectional area, and a divergent part which a flow cross-sectional area increases in the flow direction of carbonated hot water, The carbonated hot water production | generation apparatus characterized by the above-mentioned.
The method for producing hot carbonated water according to claim 5, wherein the hot carbonated water produced by the mixing device is circulated and used as the hot water introduced into the mixing device.
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CN102716008A (en) * | 2012-05-14 | 2012-10-10 | 刘跃魁 | Ultrasonic hydrotherapy instrument device |
CN103520841A (en) * | 2013-10-28 | 2014-01-22 | 深圳市沃尔康科技有限公司 | Human body detoxification instrument |
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